坚硬顶板综放面回采巷道卸压防冲控制研究

发布时间：2022-12-11 02:41

　　坚硬顶板综放面回采巷道稳定是工作面安全高效开采的重要保障。坚硬顶板具有强度高、层厚大、难垮落等特点,开采易导致应力集中并诱发巷道冲击矿压。研究确定巷道煤岩大直径钻孔卸压防冲参数,对避免区段煤柱发生冲击矿压灾害与实现安全开采重要意义。本文以宽沟煤矿B2煤层W1123综放工作面巷道安全控制为目标,采用现场调查、理论分析、数值模拟与现场工程实践等综合方法,研究了坚硬顶板综放面回采巷道卸压防冲控制问题。取得了如下成果:通过现场开采技术条件调查,分析了B2煤层地质赋存特点;对W1123综放面运输巷巷道变形与煤体内部应力监测,分析了巷道变形破坏与工作面开采之间的关系。采用理论分析方法,分析大直径钻孔卸压-吸能作用原理,提出区段煤柱大直径钻孔防冲卸压方法,建立了大直径钻孔卸压数值计算模型及钻孔参数正交试验,模拟大直径钻孔卸压效果及影响大直径钻孔卸压效果的参数因素。完成了三维FLAC3D建模与数值计算,结果表明高应力煤体中布设大直径卸压钻孔,改变了巷帮煤体的高应力状态,在高应力区域形成了一个卸压带,并在钻孔孔身周围形成了一个范围较大的塑性变形区,起到弱化煤体,吸收弹性变形能的效果。综合确定了钻孔直径3... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 冲击矿压发生机理研究现状
        1.2.2 冲击矿压监测方法研究现状
        1.2.3 冲击矿压防治方法发展现状
        1.2.4 国内外钻孔卸压研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 研究方法及技术路线
2 综放面巷道变形原因监测与分析
    2.1 现场地质调查
        2.1.1 地理位置及地质构造特征
        2.1.2 煤层及顶底板赋存特征
        2.1.3 综放工作面概况
    2.2 W1123区段运输巷现场监测及勘察
        2.2.1 运输巷煤岩表面变形监测
        2.2.2 运输巷煤体钻孔应力监测
        2.2.3 运输巷帮变形特征
    2.3 坚硬顶板综放巷道煤岩变形因素
    2.4 坚硬顶板综放巷道煤岩变形原因分析
        2.4.1 综放面运输巷掘进煤岩应力分布
        2.4.2 综放面回采巷道煤岩应力分布
    2.5 本章小结
3 坚硬顶板综放巷道区段煤柱卸压防冲方法
    3.1 坚硬顶板综放巷道区段煤柱冲击影响因素分析
    3.2 坚硬顶板综放巷道区段煤柱冲击危险性分析
        3.2.1 坚硬顶板综放巷道区段煤柱应力分布
        3.2.2 坚硬顶板综放巷道区段煤柱卸压方法
    3.3 坚硬顶板综放巷道区段煤柱钻孔卸压影响因素
        3.3.1 大直径钻孔围岩应力分布
        3.3.2 大直径钻孔卸压原理
        3.3.3 大直径钻孔参数选择依据
    3.4 本章小结
4 大直径钻孔卸压效果数值模拟
    4.1 大直径空孔参数选择及模型建立
        4.1.1 大直径钻孔影响参数
        4.1.2 大直径钻孔参数试验设计
        4.1.3 计算模型及计算参数
    4.2 数值模拟结果分析
        4.2.1 不同试验方案下钻孔煤岩垂直应力分析
        4.2.2 不同试验方案下钻孔煤岩塑性区分析
        4.2.3 钻孔周边煤体应变能分析
    4.3 正交试验结果分析
        4.3.1 正交试验结果分析
        4.3.2 最优参数组合
        4.3.3 最优组合数值模拟分析
    4.4 本章小结
5 工程应用
    5.1 大直径钻孔参数选择
    5.2 大直径钻孔卸压效果分析
        5.2.1 微震监测原理和特点
        5.2.2 大直径钻孔卸压检验
        5.2.3 大直径卸压钻孔分析
    5.3 巷道煤岩稳定性监测
        5.3.1 巷道支护分析与补强
        5.3.2 巷道煤岩变形监测
    5.4 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于微震监测关键层破断诱发冲击地压的物理相似材料模拟实验研究[J]. 崔峰,杨彦斌,来兴平,曹建涛.  岩石力学与工程学报. 2019(04)
[2]煤体卸压爆破参数正交试验优化设计研究[J]. 刘志刚,曹安业,井广成.  采矿与安全工程学报. 2018(05)
[3]采动裂隙煤岩破裂能量耗散特性及机理[J]. 单鹏飞,来兴平,崔峰,曹建涛.  采矿与安全工程学报. 2018(04)
[4]卸压孔尺寸效应的模型试验研究[J]. 齐燕军,靖洪文,孟波,东兆星,刘大江.  采矿与安全工程学报. 2018(03)
[5]坚硬顶板诱发冲击矿压机理及类型研究[J]. 何江,窦林名,王崧玮,山长昊.  采矿与安全工程学报. 2017(06)
[6]坚硬顶板水压致裂控制理论与成套技术[J]. 黄炳香,赵兴龙,陈树亮,刘江伟.  岩石力学与工程学报. 2017(12)
[7]大直径钻孔卸压机理室内及数值试验研究[J]. 贾传洋,蒋宇静,张学朋,王冬,栾恒杰,王长盛.  岩土工程学报. 2017(06)
[8]震源扰动型巷道冲击矿压破坏力能准则及实践[J]. 高明仕,赵一超,温颖远,程志超,权修才.  煤炭学报. 2016(04)
[9]我国煤矿冲击地压的研究现状:机制、预警与控制[J]. 姜耀东,赵毅鑫.  岩石力学与工程学报. 2015(11)
[10]水压致裂的尺度效应模拟分析[J]. 崔峰,来兴平,曹建涛.  煤矿安全. 2015(08)

博士论文
[1]坚硬顶板条件冲击地压发生机理及控制对策[D]. 汤建泉.中国矿业大学(北京) 2016
[2]煤矿采动动载对煤岩体的作用及诱冲机理研究[D]. 何江.中国矿业大学 2013
[3]采动煤岩冲击破裂的震动效应及其应用研究[D]. 曹安业.中国矿业大学 2009
[4]螺旋切槽孔松动爆破力学机理及试验研究[D]. 郑周练.重庆大学 2003

硕士论文
[1]大直径钻孔卸压机理及其合理参数研究[D]. 张兆民.山东科技大学 2011



本文编号：3717986