采动影响下巷道围岩变形特征及开采顺序优化研究

发布时间：2017-07-18 00:21

  本文关键词：采动影响下巷道围岩变形特征及开采顺序优化研究

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【摘要】：煤层群开采是煤炭开采的重要研究内容,不同回采方式下巷道围岩变形破坏的程度不一样,因此有必要对煤层群开采中多次采动下巷道围岩变形特征和开采顺序进行研究。本文通过理论分析了煤层群开采底板应力分布规律、破坏特征以及动压巷道力学特征,并基于淮南张集煤矿工程地质条件,建立数值模型模拟了采动影响下巷道围岩变形特征以及对比分析了下行开采顺序和同层分采顺序围岩应力场、位移场等情况,研究结果表明：①对煤层群开采下的应力分布特征进行了分析,结果表明,支承压力通过实体煤及工作面围岩体向工作面下方底板岩层进行应力传递,影响下方工作面岩体的开采力学特征。②煤层群开采下的底板巷道可能受多次采动影响,对工作面开采下的底板破坏深度进行了分析,得到底板破坏深度与岩块单轴抗压强度、开采宽度与煤层埋深的关系曲线,得出：当底板岩块单轴抗压强度较小时,底板破坏深度较大,随着底板岩块单轴抗压强度的增大,破坏深度先迅速减小然后缓慢减小；底板破坏深度随开采宽度的增加逐渐增加,开采宽度的增大,工作面开采空间范围增加,应力转移范围增大,对底板的破坏范围也同步增大；浅埋深条件下,底板破坏深度随煤层埋深的增加先逐渐增加后迅速增加,因此煤层埋深较大时,应防止岩层巷道布置在工作面下方底板岩层破坏深度内。③对双向等压状态下的圆形巷道进行弹塑性状态下的力学分析,得到弹性及弹塑性状态下巷道塑性区半径及巷道周边位移与岩层力学参数的关系式。随巷道半径的增加巷道周边最大位移先缓慢增加再迅速增加；内摩擦角φ和粘聚力C的变化影响巷道的塑性区半径R,巷道的塑性区半径R不同,对巷道周边位移u的影响也不同。④采用下行开采,31工作面轨道巷顶底板及两帮移近量小,巷道变形量小,与其它方案相比,具有较大优势。临近层对应同采,31工作面煤壁前方轨道巷受多重压力叠加下的影响,顶底板及两帮移近量最大,巷道围岩破坏范围最大、变形最严重。⑤张集矿临近层交错开采环境下,受多次采动影响的31工作面轨道巷顶底板及两帮变形量大,巷道变形突出,巷道底鼓强烈。开采应采用下行开采,此为最优解。最后对受到多次采动影响的31工作面轨道顺槽进行了现场实测,结果表明31工作面轨道顺槽围岩变形量较小,能够满足安全生产的要求。
【关键词】：煤层群开采 应力分布 采动影响 下行开采
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD322
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-21
• 1.2.1 采动影响下巷道围岩变形特征研究现状13-18
• 1.2.2 煤层群开采研究现状18-21
• 1.3 存在的主要问题21
• 1.4 研究内容和技术路线21-24
• 1.4.1 研究内容21
• 1.4.2 研究方法和研究路线21-24
• 2 煤层群开采围岩应力分布特征及巷道动压力学分析24-36
• 2.1 煤层群开采围岩应力分布特征24-28
• 2.1.1 岩体原岩应力分布24-25
• 2.1.2 煤层群开采应力分布特征25-26
• 2.1.3 煤层群开采底板应力分布规律及破坏特征26-28
• 2.2 动压条件下巷道力学分析特征28-33
• 2.3 本章小结33-36
• 3 采动影响下开采顺序优化数值模拟研究36-58
• 3.1 工程地质条件36
• 3.2 建立数值模拟模型36-42
• 3.3 模拟结果分析42-56
• 3.3.1 煤层群开采围岩多次扰动数值模拟研究42-48
• 3.3.2 开采顺序优化模拟48-56
• 3.3.3 最优开采顺序56
• 3.4 本章小结56-58
• 4 采动影响下开采顺序优化工艺性试验58-66
• 4.1 测试地点工程地质条件58-59
• 4.2 测点布置方式59-60
• 4.3 测量结果与分析60-64
• 4.4 本章小结64-66
• 5 结论与不足66-68
• 5.1 主要结论66-67
• 5.2 存在的不足67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 作者简介74

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本文编号：555258