近距离煤层上行开采裂隙场演化规律研究及应用

发布时间：2022-02-21 23:20

　　我国近距离煤层分布广泛,资源储量丰富。但是,由于近距离煤层间距较小,加之煤层工作面综合机械化程度增高促使推进速度加快,不论是单一采动还是重复采动,都会对围岩造成一定的破坏形成采动裂隙场,而这些采动裂隙不仅是地下水、瓦斯气体运移的通道,并且对巷道围岩稳定性有极大的影响。尤其,贵州省部分地区煤层数多,煤矿地质条件、煤层赋存及性质等更为复杂,采面及巷道顶板事故、透水事故以及煤与瓦斯突出或瓦斯爆炸等灾害事故时有发生。因此,本文结合贵州省桐梓县某煤矿水文地质概况和20701回采工作面及其回采巷道实际概况,通过采矿工程、岩石力学、数值仿真等多学科理论相结合,采用现场实测、理论分析、数值模拟及工程应用相结合的方法进行煤层采动裂隙场和围岩控制的研究:基于前人的研究基础,结合矿井概况及煤岩层物理力学性质,对目标矿井进行数值模拟,针对其裂隙场演化导致的巷道围岩破坏特征进行分析,针对其破坏特征,对其巷道围岩控制提出合理性建议并应用于工程实践,加强其巷道围岩稳定性,具体结论阐述如下:（1）近距离倾斜煤层工作面被开采完毕后,煤层工作面两侧均出现应力集中区,但煤层工作面下部垂直应力远远大于煤层工作面上部,随着采煤... 

【文章来源】：贵州大学贵州省211工程院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 近距离煤层上行开采研究现状
        1.2.2 采动裂隙场演化理论及实践研究现状
        1.2.3 采动作用下巷道围岩控制理论与技术现状
    1.3 已有研究的不足
    1.4 课题研究方法、内容与技术路线
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
    1.5 本章小结
第二章 采动裂隙场演化与巷道围岩变形规律理论分析
    2.1 采动裂隙场变形破坏形式
    2.2 采动裂隙场划分类型
        2.2.1 采动裂隙场的“三带”划分
        2.2.2 垮落带及导水裂隙带空间分布形态
        2.2.3 采动裂隙场的“三区”划分
    2.3 巷道侧向应力分布及围岩裂隙变形规律研究
    2.4 本章小结
第三章 上行开采裂隙场演化规律数值模拟研究
    3.1 矿井概况
        3.1.1 井田位置
        3.1.2 工程概况
        3.1.3 煤岩体物理力学参数的确定
    3.2 采场覆岩运动的数值模拟研究
    3.3 基于有限差分法的岩层运动数值模拟研究
        3.3.1 FLAC3D有限差分模型的建立
        3.3.2 FLAC3D数值模拟结果分析
    3.4 基于离散元法的岩层运动数值模拟研究
        3.4.1 UDEC离散元模型的建立
        3.4.2 重复采动下裂隙场移动演化规律
        3.4.3 重复采动下裂隙场分布演化规律
        3.4.4 重复采动下岩层位移规律研究
    3.5 本章小结
第四章 “三角封闭”结构及支护技术研究
    4.1 原支护条件下巷道实际变形
        4.1.1 20701 工作面基本概况
        4.1.2 原支护参数下巷道变形特征
        4.1.3 原支护参数下巷道变形实测结果
    4.2 “三角封闭”结构的力学分析
    4.3 基于离散元法的原支护参数巷道变形的数值模拟
        4.3.1 围岩巷道原支护方案参数
        4.3.2 原支护参数下巷道变形数值模拟
    4.4 基于离散元的支护参数优化后巷道数值模拟
        4.4.1 支护优化方案
        4.4.2 支护参数优化后巷道变形数值模拟
        4.4.3 支护参数优化后围岩位移矢量及塑性区分布
    4.5 本章小结
第五章 支护优化效果分析
    5.1 支护优化后巷道位移对比分析
    5.2 支护优化后巷道变形实测分析
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
致谢
参考文献
附录:攻读硕士期间研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]急倾斜近距离煤层开采矿压显现规律研究[J]. 刘怀谦,刘萍,韩森,高林,曹云钦.  煤矿开采. 2018(03)
[2]我国西南地区煤矿关键层的运动特征及对瓦斯涌出的影响[J]. 王大学,万芳芳,汤铸,颜智,金磊.  现代矿业. 2018(01)
[3]基于激光巷道断面检测仪的巷道非对称大变形特征分析[J]. 高林,刘怀谦,刘萍,韩连昌.  煤矿安全. 2017(12)
[4]西南复杂难采煤层安全开采模式智能化决策[J]. 于健浩.  煤矿开采. 2017(04)
[5]上行开采覆岩裂隙演化规律与层间岩层稳定性研究[J]. 邵小平,武军涛,张嘉凡,张杰.  煤炭科学技术. 2016(09)
[6]近距离煤层充填上行开采临界充实率设计[J]. 黄鹏,李百宜,肖猛,陈志维,裴玉龙.  采矿与安全工程学报. 2016(04)
[7]大面积巷式采空区覆岩破坏机理及上行开采可行性分析[J]. 姜耀东,杨英明,马振乾,李彦伟.  煤炭学报. 2016(04)
[8]三维采动应力条件下覆岩裂隙演化规律试验研究[J]. 尹光志,李星,韩佩博,李铭辉,李文璞,邓博知.  煤炭学报. 2016(02)
[9]深部冲击地压巷道锚杆支护作用研究与实践[J]. 康红普,吴拥政,何杰,付玉凯.  煤炭学报. 2015(10)
[10]深部采动影响下覆岩蠕变损伤破坏规律[J]. 尹光志,何兵,王浩,张先萌.  煤炭学报. 2015(06)

博士论文
[1]残采区上行开采基础理论及应用研究[D]. 冯国瑞.太原理工大学 2009
[2]近距离煤层群采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律及防治技术研究[D]. 翟成.中国矿业大学 2008
[3]采动覆岩破坏特征及其应用研究[D]. 尹增德.山东科技大学 2007

硕士论文
[1]采动覆岩裂隙场发育演化规律模拟实验研究[D]. 李奇贤.河北工程大学 2017
[2]薄煤层下保护层开采保护范围及卸压瓦斯抽采研究[D]. 李峰.贵州大学 2016



本文编号：3638214