基于不同充实率条件下充填开采覆岩裂隙演化规律研究

发布时间：2017-07-18 02:11

  本文关键词：基于不同充实率条件下充填开采覆岩裂隙演化规律研究

  更多相关文章： 充填开采 弹性地基 充实率 覆岩裂隙演化 矿压显现

【摘要】：利用充填采煤技术可以实现安全开采,提高煤炭资源采出率,同时对矿区生态环境也能起到积极作用。本文主要在对覆岩移动和采动裂隙演化相关理论和计算进行归纳总结基础上,依据岩石基础力学参数测试结果对皖北五沟煤矿CT1O1工作面的不同充实率下的充填开采进行了FLAC3D数值模拟,分析了随着充实率的规律变化其覆岩采动裂隙发育高度和采场围岩应力的变化情况。并对比五沟煤矿CT101工作面充填开采实测结果进行综合分析。希望能给其他类似条件下的充填工作面实现安全高效回采提供一定借鉴作用。论文详细研究内容如下：(1)充填开采相关理论、模型介绍。主要以弹性地基梁为代表介绍了充填开采力学简化模型并对模型进行解析运算,同时建立了充实率与覆岩采动裂隙发育高度之间的数学关系式。(2)本章节以五沟煤矿10煤CT101充填开采工作面地质条件为基本依据,结合岩石基础参数测试结果,数值模拟并分析了充实率为50%、65%、80%、90%四种充填条件下的覆岩塑性区、围岩位移场、围岩应力场分布演化规律。(3)五沟煤矿CT101工作面充填开采实践。在进行上述章节内容的叙述之后,在论文第四章介绍了五沟煤矿CT101工作面充填开采实践,分析矿压显现和采动裂隙发育实测结果,与第二章理论分析所得出的采动裂隙发育高度和第三章数值模拟结果相对比,得出结论。本论文通过以上研究,得出充填开采不存在传统意义上的“三带”,只存在局部冒落区,且随着充实率的增加,覆岩的移动变形更加缓和,裂隙发育高度显著降低：充填开采条件下,充填工作面覆岩只存在微小的断裂下沉带而无垮落带,且下沉带只会波及距离采场较近的下位岩层。数值模拟结果显示,充填开采条件下,充实率达到80%和90%后,覆岩塑性区发育范围极小,只在煤层顶板上方10m内,覆岩垂直位移显著降低,最大下沉量仅为290mm～580mm,围岩应力水平明显下降,围岩应力集中系数仅为1.22-1.32,,工作面超前支承压力影响范围小于7m。五沟煤矿CT101工作面采空区在充实率为89%条件下,覆岩运动形式表现为失稳断裂、沉降、触矸,工作面周期来压不明显,矿压显现较为缓和,同时导水裂隙带发育高度接近10m,与数值模拟吻合度较高,沉降对地表影响很小,工程上可以忽略不计。
【关键词】：充填开采 弹性地基 充实率 覆岩裂隙演化 矿压显现
【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】：TD823.7;TD325
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-21
• 1.1 选题背景及研究意义13-14
• 1.1.1 选题背景与课题来源13
• 1.1.2 研究的目的及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 充填开采发展历程14-15
• 1.2.2 充填开采研究动态15-17
• 1.2.3 存在的问题及解决办法17-18
• 1.3 主要研究内容与方法18-21
• 1.3.1 主要研究内容18-19
• 1.3.2 研究方法及技术路线19-21
• 2 充填开采覆岩移动与裂隙发育的相关理论与计算21-35
• 2.1 充填开采覆岩移动影响因素21-22
• 2.2 充填采场弹性地基粱力学简化模型分析22-25
• 2.2.1 弹性基础梁力学模型23
• 2.2.2 充填开采覆岩移动力学方程23-24
• 2.2.3 充填开采覆岩稳定性判据24-25
• 2.3 充填采场的覆岩空间结构及其移动规律25-30
• 2.3.1 充填采场覆岩空间结构25-27
• 2.3.2 充填采场覆岩运动规律27-30
• 2.4 充填体的作用机理研究30-31
• 2.5 基于等价采高理论的充填开采覆岩裂隙发育高度预计31-34
• 2.5.1 等价采高理论31-32
• 2.5.2 基于等价采高理论导水裂隙带高度预计32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 3 充填开采覆岩采动裂隙发育规律的数值模拟研究35-63
• 3.1 充填开采FLAC3D数值模拟具体方案35-36
• 3.1.1 FLAC3D模型的建立35-36
• 3.1.2 FLAC3D数值模拟方案36
• 3.2 不同充实率条件下充填开采围岩塑性区分布演化规律的数值模拟36-44
• 3.3 不同充实率条件下充填开采覆岩位移场分布演化规律的数值模拟44-53
• 3.4 不同充实率条件下充填开采覆岩应力场分布演化规律的数值模拟53-61
• 3.5 本章小结61-63
• 4 工程应用实践63-72
• 4.1 充填区域及充填工艺介绍63-66
• 4.1.1 充填工作面情况简介63-64
• 4.1.2 充填开采工艺简介64-66
• 4.2 矸石充填覆岩导水裂隙带高度实测分析66-67
• 4.2.1 覆岩采动裂隙发育高度实测分析66
• 4.2.2 裂隙发育高度对比分析66-67
• 4.3 矿压观测结果分析67-70
• 4.3.1 矿压监测内容67-69
• 4.3.2 矿压监测结果分析69-70
• 4.4 本章小结70-72
• 5 结论与不足72-74
• 5.1 主要结论72-73
• 5.2 不足之处73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 作者简介及读研期间主要科研成果79

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 俞再波;;煤矿绿色充填开采技术应用现状及展望[J];山西建筑;2010年10期

2 吴吟;;中国煤矿充填开采技术的成效与发展方向[J];中国煤炭;2012年06期

3 李杰峰;;论充填开采技术在煤矿中的实践[J];科技创新与应用;2012年34期

4 杨厚坤;;中国煤矿充填开采技术的成效与发展方向[J];科技风;2013年15期

5 ;新矿成立充填开采国家实验室[J];中国矿山工程;2014年01期

6 李兴尚;许家林;朱卫兵;赖文奇;;从采充均衡论煤矿部分充填开采模式的选择[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2008年02期

7 闫少宏;张华兴;;我国目前煤矿充填开采技术现状[J];煤矿开采;2008年03期

8 李青锋;王戈;朱川曲;;长壁工作面充填开采的充填比与充填效应分析[J];矿业工程研究;2009年02期

9 李建民;;充填开采与煤矿安全的关系[J];山东煤炭科技;2010年01期

10 代建四;;煤矿充填开采的现状与发展趋势[J];科技创新导报;2010年18期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 姜岩;徐永梅;张倬峰;王奉斌;;充填开采等效厚度与充填率研究[A];全国“三下”采煤学术会议论文集[C];2012年

2 王家臣;杨胜利;;固体充填开采支架与围岩关系研究[A];全国大型煤炭企业综采技术发展成果集[C];2010年

3 郭海伟;张万里;崔永亮;;固体充填开采技术初探[A];煤矿机电一体化新技术2011学术年会论文集[C];2011年

4 赵文宜;邵东海;孟德鹏;;厚煤层充填开采技术可行性分析[A];战略性新兴产业与科技支撑——2012年山东省科协学术年会论文集[C];2012年

5 张常山;;绿色充填开采技术研究[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年

6 许刚;;石家庄瑞丰煤业有限公司超高水材料充填开采技术应用方法的研究[A];第七届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2012年

7 高文亭;尹保亭;许刚;;超高水材料充填开采技术应用方法的研究[A];煤炭开采新理论与新技术——中国煤炭学会开采专业委员会2012年学术年会论文集[C];2012年

8 尚立平;;推广充填开采技术 深化绿色矿山建设——冀中能源股份有限公司邢东矿充填开采技术探索与实践[A];煤炭工业节能减排与循环经济发展论文集[C];2012年

9 尹保亭;许刚;;应用充填开采技术建设绿色矿山[A];煤炭工业节能减排与循环经济发展论文集[C];2012年

10 胡炳南;祝琨;;“三下”压煤充填开采技术与设计探讨[A];全国“三下”采煤学术会议论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 李平;立法推行煤矿充填开采[N];中国矿业报;2011年

2 记者 瞿剑;我国将推广应用煤矿充填开采技术[N];科技日报;2012年

3 记者 宋阳;对煤矿充填开采要加强政策扶持[N];中国经济导报;2012年

4 本报记者 武晓娟;能源局推广煤炭充填开采技术[N];中国能源报;2012年

5 本报通讯员 张崇厚 刘侯义 庞锁平;充填开采,煤炭资源开发的必由之路[N];榆林日报;2012年

6 记者 高文静 刘飞 通讯员 孙先铭;山东充填开采工程技术研究中心获批[N];中国煤炭报;2013年

7 通讯员 薛喜忠　蔡清志 记者 常素莉;邯矿超高水材料充填开采技术国际领先[N];河北经济日报;2010年

8 本报记者 王丽丽;推行充填开采 改善矿区生态[N];中国煤炭报;2011年

9 记者贺占田;西北煤矿充填开采添新范例[N];中国煤炭报;2011年

10 通讯员 任润山　薛喜忠 王亚强 记者 李仁堂;邯矿超高水充填开采开始规模应用[N];中国煤炭报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 周跃进;难采资源综合机械化固体充填开采适宜性评价研究[D];中国矿业大学;2012年

2 孙春东;超高水材料长壁充填开采覆岩活动规律及其控制研究[D];中国矿业大学;2012年

3 冯光明;超高水充填材料及其充填开采技术研究与应用[D];中国矿业大学;2009年

4 孙琦;膏体充填开采胶结体的强度和蠕变特性研究及应用[D];辽宁工程技术大学;2013年

5 张明;超高水材料充填开采覆岩控制机理研究及应用[D];中国矿业大学（北京）;2013年

6 张德辉;煤矸石充填开采和覆岩控制理论及技术研究[D];辽宁工程技术大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张兆威;中厚煤层超高水材料充填开采围岩活动规律研究[D];中国矿业大学;2015年

2 王之东;开滦荆各庄矿广场煤柱充填开采技术研究[D];华北理工大学;2015年

3 陈保;基于不同充实率条件下充填开采覆岩裂隙演化规律研究[D];安徽理工大学;2016年

4 王长垒;基于充填开采的煤矿塌陷区坡地水土流失特征研究[D];安徽理工大学;2013年

5 韦钊;采空区条带充填开采基础研究[D];太原理工大学;2014年

6 崔锋;榆卜界矿房式充填开采的理论研究[D];煤炭科学研究总院;2009年

7 赵松;彩屯煤矿工业广场保护煤柱充填开采控制覆岩沉降研究[D];辽宁工程技术大学;2013年

8 李杰;超高水材料充填开采留巷围岩活动规律研究[D];中国矿业大学;2014年

9 李海滨;级索煤矿村下压煤充填开采模式研究[D];山东科技大学;2011年

10 曹秋华;曹庄煤矿充填开采下承压水底板的破坏模型分析[D];青岛理工大学;2012年

，

本文编号：555564