回采工作面中间巷围岩应力演化规律及优化布置
发布时间：2022-01-12 02:05
论文采用理论分析、数值模拟和工程验证等方法,研究了工作面中间巷回采应力演化规律,利用统计学方法修正了中间巷应力场力学模型,结合数值模拟、矿震定位与CT反演方法研究了工作面中间巷在回采过程中的应力演化、围岩变形及矿震分布规律,并提出了降低围岩应力集中及提高围岩稳定性的中间巷优化布置原则。论文取得如下成果:（1）建立了中间巷应力场力学模型,得到了工作面中间巷煤岩体支承压力分布特征。中间巷两侧围岩支承压力随中间巷与回采巷道的夹角增大而降低,且中间巷与回采巷道之间的煤岩体宽度越小（越接近巷道交叉位置）,围岩应力越高,煤岩体宽度越大（远离巷道交叉位置）,围岩应力越小。（2）中间巷与回采巷道呈锐角时,工作面超前支承压力峰值及巷道交叉区域的最大垂直应力、中等应力集中区域和高应力集中区域随中间巷角度的增大而增大;呈钝角时工作面超前支承压力峰值及巷道交叉区域的最大垂直应力值、中等应力集中区域和高应力集中区域随中间巷角度的增大而减小。呈135°时中间巷帮部垂直应力最小,呈45°时中间巷巷道顶底板变形量最小,呈150°时中间巷煤岩体塑性破坏区体积最小,但与135°中间巷相差较小。因此,中间巷与回采巷道呈13...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
正是钻孔卸压的理论依据。为便于分析煤岩体支承压力分布规律，我们做如下简化：以采空区煤壁为坐标原点 O，以垂直煤层方向为纵轴，以煤层上方顶板一点与采空区煤壁的水平距离为横轴，建立如图2-1所示的采空区侧向应力场直角坐标系，将煤岩体应力分布曲线简化为简单线性函数： 21121 2 1 22 112 2 33 213 1 3 44 34[0, )( )[ , )( )[ , )(1 )[ , )[ , )nK Hx RRn K Hx R K H R RR RK n Hx R n H R RR RK Hx R K H R RR RH R
基于以上两种对工作面支承压力和采空区侧向支承压力的研究方法，进一步建立了中间巷理论模型（如图 2-2），随着中间巷以及沿空巷道的开掘，中间巷掘进影响区煤岩体应力重新分布，根据前人研究，建立了如图2-2所示的中间巷侧向应力场模型，采空区形成后，中间巷及顺槽掘巷影响区域应力分布曲线沿工作面倾向方向应力集中，且存在三个应力峰值，分别为 K2γH、K3γH、K1γH。对中间巷应力场力学模型做如下简化：以采空区煤壁为坐标原点 O，以垂直煤层方向为纵轴，以煤层上方顶板一点与采空区煤壁的水平距离为横轴，建立如图 1 所示的中间巷应力场直角坐标系，其中 A、C、E 分别为上覆岩层作用在煤岩体上不同位置处的应力峰值，假设掘巷后沿空巷道及中间巷顶板上方垂直应力下降为 nγH（n≤1），将掘巷后中间巷煤岩体侧向应力分布曲线简化为线性分布分段函数。图 2-2 中间巷侧向应力场力学模型Figure 2-2 Mechanics model of lateral stress field in middle lane图中 OA 段斜率为 K2γH/x1
【参考文献】：
期刊论文
[1]高应力卸荷条件下砂岩扩容特征及其剪胀角函数[J]. 李建朋,高岭,母焕胜. 岩土力学. 2019(06)
[2]1985～2016年中国省域煤炭生产和煤炭消费重心时空演变研究[J]. 黄珺嫦,张二超,汪松. 中国矿业. 2018(09)
[3]非线性回归模型在边坡变形监测中的应用[J]. 刘华. 测绘与空间地理信息. 2018(04)
[4]基于突变和流变理论的采空区群系统稳定性[J]. 谢学斌,邓融宁,董宪久,闫泽正. 岩土力学. 2018(06)
[5]切顶卸压无煤柱自成巷开采与常规开采应力场分布特征对比分析[J]. 何满潮,王亚军,杨军,周鹏,高庆,高玉兵. 煤炭学报. 2018(03)
[6]大采高综放面强矿压显现机理[J]. 肖江,杨浩,梅玉剑,丁自伟. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2018(01)
[7]近海黄金矿床深部开采科技难题及研究展望[J]. 刘焕新,王剑波,赵杰,吴钦正. 金属矿山. 2018(02)
[8]基于地应力反演的构造应力区沿空巷道窄煤柱宽度优化研究[J]. 姜耀东,宋红华,马振乾,马斌杰,高林涛. 煤炭学报. 2018(02)
[9]综采顺拉工作面中间巷过断层方法[J]. 梁家豪. 煤炭技术. 2018(02)
[10]基于沿空留巷的双巷布置数值模拟研究及应用[J]. 郗新涛,曹其嘉,陈勇,孟宁康. 煤炭技术. 2018(01)
博士论文
[1]裂缝煤岩力学特性与冲击失稳宏细观机制研究[D]. 刘广建.中国矿业大学 2018
[2]巷式充填开采煤柱失稳机制及冲击矿压机理研究[D]. 曹正正.中国矿业大学 2017
[3]浅埋煤层短壁开采关键层破断及控制研究[D]. 姜海军.中国矿业大学 2016
[4]宽煤柱巷道底板冲击致灾理论及预防技术研究[D]. 陈继刚.中国矿业大学(北京) 2016
[5]断层型冲击矿压的动静载叠加诱发原理及其监测预警研究[D]. 蔡武.中国矿业大学 2015
[6]深井矿山地压活动与微震时空演化关系研究[D]. 刘建坡.东北大学 2011
[7]深井矿山地震活动与岩爆监测及预测研究[D]. 唐礼忠.中南大学 2008
硕士论文
[1]煤矿巷道底板冲击地压发生机理与控制研究[D]. 史庆稳.煤炭科学研究总院 2016
[2]星村煤矿深部1200m采区动静载叠加诱冲原理及应用研究[D]. 刘阳.中国矿业大学 2015
[3]深埋洞室超低摩擦型岩爆发生机制与定量预测[D]. 蓝一凡.重庆大学 2015
[4]突变理论及突变级数法在煤岩体失稳问题中的应用[D]. 任树鑫.西安科技大学 2010
本文编号：3583890
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
正是钻孔卸压的理论依据。为便于分析煤岩体支承压力分布规律，我们做如下简化：以采空区煤壁为坐标原点 O，以垂直煤层方向为纵轴，以煤层上方顶板一点与采空区煤壁的水平距离为横轴，建立如图2-1所示的采空区侧向应力场直角坐标系，将煤岩体应力分布曲线简化为简单线性函数： 21121 2 1 22 112 2 33 213 1 3 44 34[0, )( )[ , )( )[ , )(1 )[ , )[ , )nK Hx RRn K Hx R K H R RR RK n Hx R n H R RR RK Hx R K H R RR RH R
基于以上两种对工作面支承压力和采空区侧向支承压力的研究方法，进一步建立了中间巷理论模型（如图 2-2），随着中间巷以及沿空巷道的开掘，中间巷掘进影响区煤岩体应力重新分布，根据前人研究，建立了如图2-2所示的中间巷侧向应力场模型，采空区形成后，中间巷及顺槽掘巷影响区域应力分布曲线沿工作面倾向方向应力集中，且存在三个应力峰值，分别为 K2γH、K3γH、K1γH。对中间巷应力场力学模型做如下简化：以采空区煤壁为坐标原点 O，以垂直煤层方向为纵轴，以煤层上方顶板一点与采空区煤壁的水平距离为横轴，建立如图 1 所示的中间巷应力场直角坐标系，其中 A、C、E 分别为上覆岩层作用在煤岩体上不同位置处的应力峰值，假设掘巷后沿空巷道及中间巷顶板上方垂直应力下降为 nγH（n≤1），将掘巷后中间巷煤岩体侧向应力分布曲线简化为线性分布分段函数。图 2-2 中间巷侧向应力场力学模型Figure 2-2 Mechanics model of lateral stress field in middle lane图中 OA 段斜率为 K2γH/x1
【参考文献】：
期刊论文
[1]高应力卸荷条件下砂岩扩容特征及其剪胀角函数[J]. 李建朋,高岭,母焕胜. 岩土力学. 2019(06)
[2]1985～2016年中国省域煤炭生产和煤炭消费重心时空演变研究[J]. 黄珺嫦,张二超,汪松. 中国矿业. 2018(09)
[3]非线性回归模型在边坡变形监测中的应用[J]. 刘华. 测绘与空间地理信息. 2018(04)
[4]基于突变和流变理论的采空区群系统稳定性[J]. 谢学斌,邓融宁,董宪久,闫泽正. 岩土力学. 2018(06)
[5]切顶卸压无煤柱自成巷开采与常规开采应力场分布特征对比分析[J]. 何满潮,王亚军,杨军,周鹏,高庆,高玉兵. 煤炭学报. 2018(03)
[6]大采高综放面强矿压显现机理[J]. 肖江,杨浩,梅玉剑,丁自伟. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2018(01)
[7]近海黄金矿床深部开采科技难题及研究展望[J]. 刘焕新,王剑波,赵杰,吴钦正. 金属矿山. 2018(02)
[8]基于地应力反演的构造应力区沿空巷道窄煤柱宽度优化研究[J]. 姜耀东,宋红华,马振乾,马斌杰,高林涛. 煤炭学报. 2018(02)
[9]综采顺拉工作面中间巷过断层方法[J]. 梁家豪. 煤炭技术. 2018(02)
[10]基于沿空留巷的双巷布置数值模拟研究及应用[J]. 郗新涛,曹其嘉,陈勇,孟宁康. 煤炭技术. 2018(01)
博士论文
[1]裂缝煤岩力学特性与冲击失稳宏细观机制研究[D]. 刘广建.中国矿业大学 2018
[2]巷式充填开采煤柱失稳机制及冲击矿压机理研究[D]. 曹正正.中国矿业大学 2017
[3]浅埋煤层短壁开采关键层破断及控制研究[D]. 姜海军.中国矿业大学 2016
[4]宽煤柱巷道底板冲击致灾理论及预防技术研究[D]. 陈继刚.中国矿业大学(北京) 2016
[5]断层型冲击矿压的动静载叠加诱发原理及其监测预警研究[D]. 蔡武.中国矿业大学 2015
[6]深井矿山地压活动与微震时空演化关系研究[D]. 刘建坡.东北大学 2011
[7]深井矿山地震活动与岩爆监测及预测研究[D]. 唐礼忠.中南大学 2008
硕士论文
[1]煤矿巷道底板冲击地压发生机理与控制研究[D]. 史庆稳.煤炭科学研究总院 2016
[2]星村煤矿深部1200m采区动静载叠加诱冲原理及应用研究[D]. 刘阳.中国矿业大学 2015
[3]深埋洞室超低摩擦型岩爆发生机制与定量预测[D]. 蓝一凡.重庆大学 2015
[4]突变理论及突变级数法在煤岩体失稳问题中的应用[D]. 任树鑫.西安科技大学 2010
本文编号：3583890
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