多年冻土层下大倾角煤层综放开采矿压规律研究

发布时间：2017-08-18 00:19

  本文关键词：多年冻土层下大倾角煤层综放开采矿压规律研究

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【摘要】：江仓娘母特矿区地表覆盖厚度约40m左右的多年冻土层。由于多年冻土层的物理力学特性特殊,使得多年冻土层下煤层在开采过程中的矿压规律与一般开采环境下的矿压规律存在明显不同,特别是多年冻土层的突然性破断可能会在工作面引起剧烈的矿压显现而严重影响矿井安全生产。因此,研究多年冻土层下大倾角煤层开采的矿压规律具有重要意义。本文以江仓娘母特煤矿二采区为具体研究对象,采用理论分析、物理相似模拟与数值模拟相结合的方法,对多年冻土层下大倾角煤层开采的矿压规律和上覆冻土层的破断规律进行研究。通过理论分析和物理相似模拟实验,研究了大倾角煤层开采的覆岩垮落特征和上覆多年冻土层的变形规律,分析了多年冻土层破断时对下方覆岩冲击的能量大小,利用数值模拟方法对工作面覆岩的应力分布特征和上覆多年冻土层的变形破断特征进行分析。研究表明大倾角煤层开采后覆岩破坏具有比较明显的分带性和不对称性,多年冻土层随着煤层开采会产生变形并与下方的覆岩产生离层,最大离层量1.7m;当开采范围达到一定程度后多年冻土层会发生破断并且整体下沉,多年冻土层的最大水平位移量为0.23m,竖直位移为4.82m;通过计算得到多年冻土层的初次破断步距和周期破断步距分别为335m和98m。研究结果对多年冻土层下煤层安全高效开采具有重要意义。
【关键词】：多年冻土层 大倾角煤层 综放开采 矿压规律
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD323
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-15
• 1.1 选题背景及意义7
• 1.2 冻土层的国内外研究现状7-9
• 1.3 大倾角煤层长壁开采围岩应力及岩层运移规律相关研究9-13
• 1.3.1 国内大倾角长壁开采和围岩控制研究现状9-12
• 1.3.2 国外大倾角煤层开采和围岩控制研究现状12-13
• 1.4 本课题采取研究内容、方法、路线13-15
• 1.4.1 研究内容13
• 1.4.2 技术路线13-15
• 2 江仓矿区多年冻土层的物理力学特性及主要参数确定15-24
• 2.1 娘母特煤矿概况及地质特征15-18
• 2.1.1 矿井概况15-16
• 2.1.2 首采区工作面布置16-18
• 2.2 冻土的物理性质特点18
• 2.3 冻土的物理力学性质18-20
• 2.4 冻土的流变特性20-22
• 2.5 江仓矿区第四系多年冻土层的力学参数22-23
• 2.6 本章小结23-24
• 3 多年冻土层下大倾角厚煤层开采物理相似模拟实验24-35
• 3.1 模型设计24-27
• 3.1.1 实验原型地质条件24-26
• 3.1.2 实验参数确定及框架选择26
• 3.1.3 相似材料及配比26-27
• 3.2 实验冻土试样的配比及物理力学性质实验27-30
• 3.3 实验结果分析30-33
• 3.3.1 第一区段工作面开挖30-31
• 3.3.2 第二区段工作面开挖31-32
• 3.3.3 第三区段工作面开挖32-33
• 3.4 多年冻土层变形观测33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 4 多年冻土层变形破坏特征分析35-48
• 4.1 多年冻土层下大倾角煤层开采基本概况35-36
• 4.2 大倾角工作面上覆冻土层破断力学分析36-39
• 4.3 多年冻土层破断对工作面的冲击影响39-42
• 4.4 UDEC数值模拟计算42-43
• 4.4.1 数值模型及参数42-43
• 4.4.2 模拟方案43
• 4.5 计算结果分析43-47
• 4.5.1 多年冻土层破断特征43-46
• 4.5.2 多年冻土层位移量46-47
• 4.6 本章小结47-48
• 5 多年冻土层下大倾角煤层开采矿压规律分析48-62
• 5.1 大倾角工作面覆岩运动规律48-51
• 5.1.1 覆岩运动规律48-49
• 5.1.2 覆岩结构特征49-50
• 5.1.3 大倾角煤层开采工作面矿压显现特征50-51
• 5.2 FLAC~(3D)计算模型及参数51-52
• 5.2.1 数值模型的建立51-52
• 5.2.2 力学参数的选取52
• 5.3 数值模拟结果分析52-60
• 5.3.1 工作面覆岩竖直应力分布特征52-54
• 5.3.2 工作面覆岩水平应力分布特征54-56
• 5.3.3 工作面覆岩竖直位移分布56-58
• 5.3.4 工作面覆岩水平位移分布58-60
• 5.4 多年冻土层下大倾角煤层工作面矿压规律60-61
• 5.5 本章小结61-62
• 6 结论62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 附录67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 索永录;樊庆强;;多年冻土层覆盖矿井开采上限实验研究[J];煤炭技术;2014年05期

2 周月明;王勇涛;郜普涛;;斜井井筒穿越高原冻土层支护设计与施工[J];煤炭工程;2011年10期

3 张海明;;大倾角煤层整体顶梁工作面矿压观测分析研究[J];煤炭技术;2011年08期

4 何维维;盛煜;周飞;张波;;多年冻土区矿山开采研究现状及展望[J];冰川冻土;2011年02期

5 徐学锋;窦林名;曹安业;江衡;张明伟;陆振裕;;覆岩结构对冲击矿压的影响及其微震监测[J];采矿与安全工程学报;2011年01期

6 任世广;解盘石;伍永平;黄国春;，

本文编号：691809