下保护层保护效果关键影响因素评价

发布时间：2017-07-30 09:10

  本文关键词：下保护层保护效果关键影响因素评价

  更多相关文章： 下保护层开采 层间距 煤层倾角 关键层 层次分析法

【摘要】：低透气性高瓦斯含量煤层开采容易导致煤与瓦斯突出事故,降低煤矿生产效率。采用保护层开采技术,能有效降低被保护煤层瓦斯含量及压力。但不同保护层开采条件下,被保护煤层达到的保护效果不同。因此,本文针对下保护层开采的主要影响因素,采用数值模拟方法研究各因素的影响过程;同时,进行煤岩体基本力学试验为数值模拟提供参考。最后,采用层次分析法评价各因素对保护层保护效果影响的权重值,判断各因素的影响度。取得以下主要研究成果:(1)砂岩、泥岩在单轴压缩和巴西劈裂过程中的应力应变主要呈现孔隙压密变形阶段和弹性变形阶段,无明显的屈服阶段,表现较强的脆性。(2)不同层间距开采条件下,开切眼和工作面附近被保护煤层出现应力集中现象,采空区中部被保护煤层应力降到最低,卸压较为充分,垂直应力变化规律呈现一定的对称性。随着层间距的增加,被保护煤层最大膨胀率降低,被保护煤层卸压范围减小。覆岩裂隙场形态呈现梯台状,开切眼附近裂隙带宽度小于工作面附近裂隙带宽度,而裂隙带夹角略大于工作面附近裂隙带夹角;不同层间距开采条件下,裂隙带宽度及裂隙带夹角较为接近。(3)煤层倾角较小时,煤层倾斜上部卸压较倾斜下部更为充分。随着煤层倾角的增大,被保护煤层最大膨胀率降低,卸压范围增加。覆岩裂隙场形态也呈现梯台状;随着煤层倾角的增大,裂隙带宽度增加,裂隙带夹角减小,裂隙带影响高度降低。(4)不同关键层开采条件下,随着关键层层数的增加,被保护煤层最大膨胀率降低,卸压范围基本相同;覆岩裂隙场形态呈现梯台状,裂隙带宽度及裂隙带夹角较为接近,但裂隙带影响高度降低,压实区范围减小,采空区上部离层裂隙带范围增加。(5)层间距主要影响下保护层开采后被保护煤层卸压范围,煤层倾角主要影响被保护煤层膨胀率变化以及覆岩裂隙带高度,关键层主要影响被保护煤层膨胀率的变化。煤层倾角对下保护层保护效果影响最大,其次为关键层,最后为层间距。
【关键词】：下保护层开采 层间距 煤层倾角 关键层 层次分析法
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD823.82
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-17
• 1.2.1 保护层开采技术的应用现状10-11
• 1.2.2 保护作用机理研究11-13
• 1.2.3 保护层保护效果影响因素研究13-15
• 1.2.4 采动覆岩裂隙扩展规律研究15-16
• 1.2.5 覆岩裂隙数值模拟方法研究16-17
• 1.3 已有研究不足17
• 1.4 研究内容及思路17-19
• 1.4.1 主要研究内容17-18
• 1.4.2 技术路线18-19
• 2 煤岩体基本力学特性试验研究19-29
• 2.1 砂岩、泥岩基本力学特征19-23
• 2.1.1 试验仪器及试件制备19-20
• 2.1.2 试验方案20-21
• 2.1.3 试验结果分析21-23
• 2.2 型煤分阶段卸压试验研究23-28
• 2.2.1 试验设备及试件制备23
• 2.2.2 试验方案及步骤23-24
• 2.2.3 型煤分阶段卸荷变形特征分析24-28
• 2.3 小结28-29
• 3 关键因素影响下保护层保护效果数值模拟29-69
• 3.1 关键因素选择29
• 3.2 UDEC软件介绍29-34
• 3.2.1 基本概念29-30
• 3.2.2 UDEC本构模型30
• 3.2.3 UDEC节理材料模型30-31
• 3.2.4 模型设计原则31
• 3.2.5 模型建立基础31-34
• 3.2.6 模型计算力学参数及边界条件34
• 3.3 不同层间距对下保护层保护效果影响34-46
• 3.3.1 模型建立34-35
• 3.3.2 覆岩竖直方向位移变化规律35-40
• 3.3.3 被保护煤层膨胀率变化规律40-41
• 3.3.4 被保护煤层卸压范围41-43
• 3.3.5 采动岩体裂隙带分布43-46
• 3.4 不同倾角对下保护层保护效果影响46-56
• 3.4.1 模型建立46
• 3.4.2 覆岩竖直方向位移变化规律46-51
• 3.4.3 被保护煤层膨胀率变化规律51-52
• 3.4.4 被保护煤层卸压范围52-53
• 3.4.5 采动岩体裂隙带分布53-56
• 3.5 关键层对下保护层保护效果影响56-67
• 3.5.1 关键层判断准则56-57
• 3.5.2 模型建立57-58
• 3.5.3 覆岩竖直方向位移变化规律58-63
• 3.5.4 被保护煤层膨胀率变化规律63-64
• 3.5.5 被保护煤层卸压范围64
• 3.5.6 采动岩体裂隙带分布64-67
• 3.6 小结67-69
• 4 下保护层保护效果影响因素权重分析69-79
• 4.1 层次分析法69-72
• 4.1.1 层次分析法基本原理与步骤69-71
• 4.1.2 层次分析法权重向量W计算方法71-72
• 4.2 评价模型建立72
• 4.3 不同下保护层开采条件各评价指标变化规律72-76
• 4.4 下保护层保护效果影响因素权值计算76-77
• 4.5 结果分析77-78
• 4.6 小结78-79
• 5 结论与展望79-81
• 5.1 主要结论79-80
• 5.2 展望80-81
• 致谢81-83
• 参考文献83-87
• 附录87
• A. 作者学习期间发表的论文87
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目和实践课题研究87

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本文编号：593449