棋盘井煤矿9~#2盘区顶板稳定性分析研究

发布时间：2017-09-11 23:10

  本文关键词：棋盘井煤矿9~#2盘区顶板稳定性分析研究

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【摘要】：煤层顶板的稳定性是决定井下职工的人身安全能否得到保障,煤矿是否能进行安全生产活动的重要因素之一。而煤层顶板岩体的工程地质特征是决定顶板稳定性的重要因素,本文以棋盘井煤矿9#2盘区煤层顶板为研究对象,结合3Dmine软件,对影响煤层顶板稳定性的沉积特征、构造特征、岩石的力学性质进行了分析研究,并对分析结果进行整合以此来作为判断煤层顶板是否稳定的指标因素。沉积特征对煤层顶板稳定性的影响主要从对各钻孔资料所揭露煤层顶板变形厚度50m范围内的主体岩性的分区变化特征、顶板岩体厚度空间变化规律、顶板岩性分区变化特征、煤层顶板组合类型的分区变化特征四个方面进行了分析。构造特征中因褶皱在9#2盘区内的发育程度不高,因此重点对以断裂分维度为基础的断裂网络复杂程度进行了分区研究。对顶板岩体的力学性质的研究主要选取了岩体单轴抗压强度,并对抗压强度的空间变化规律进行了分析研究。对棋盘井煤矿9#2盘区煤层顶板稳定性进行等级的划分,共分为稳定、较稳定、不稳定和极不稳定四个等级,结合集对分析的理论方法,在前文中所分析研究的影响因素中,选取六种关键因素并对所分析的结果进行整合,求取各个因素在不同的稳定性等级内的IDO联系度,进而求取整个区域的在不同的稳定性等级内的联系度,根据最优原则对9#2盘区的稳定性等级进行分区。结果表明：棋盘井煤矿9#2盘区顶板稳定性主要以较稳定区和不稳定区为主,约占盘区总面积的70%。其中稳定区主要分布在9#2盘区中部、中西部与西南部,较稳定区主要分布在盘区北部和中南部,这两种顶板类型较安全,但在掘进和回采过程中必须按照相关的技术要求及时进行放顶。不稳定区由盘区的西南部开始贯穿盘区中部以及盘区南部也有少量的分布,极不稳定区主要分布在盘区中部、西北部和中南部,这两种顶板的危险性较高,因此在掘进和回采过程中必须进行隐患排查,及时进行管理和支护,避免顶板事故的发生。运用FLAC3D模拟软件建立了棋盘井煤矿9#2盘区I020902工作面的地质数值模型,采用分步开采的方式,对回采过程中由于开采所造成的围岩的应力变化特征、位移变化特征及覆岩的破坏特征进行了分析,分析结果表明,在工作面推进至80米时,覆岩破坏高度达到最大值46米。通过上述研究,以期为棋盘井煤矿9#2盘区掘进和回采提供一定的预测指导,降低顶板事故的发生概率。
【关键词】：顶板稳定性 分区特征 集对分析 IDO联系度 数值模拟
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD327.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 选题依据及背景12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 影响顶板稳定性因素研究现状13
• 1.2.2 顶板稳定性预测方法研究现状13-15
• 1.2.3 集对分析法研究现状15-16
• 1.3 研究内容、方法及技术路线16-18
• 1.3.1 研究内容16
• 1.3.2 研究方法16-17
• 1.3.3 技术路线17-18
• 第二章 棋盘井煤矿矿区概况18-28
• 2.1 地理位置及自然地理概况18-19
• 2.2 煤系地层特性19-23
• 2.3 地质构造23-25
• 2.4 棋盘井煤矿9~#2盘区地质条件25-28
• 第三章 棋盘井煤矿9~#2盘区顶板稳定性影响因素分析28-48
• 3.1 煤层顶板范围的确定28-29
• 3.2 沉积因素对9~#2盘区煤层顶板稳定性的影响分析29-38
• 3.2.1 9~#2盘区煤层顶板主体岩性分区变化特征分析29-31
• 3.2.2 9~#2盘区煤层顶板岩体厚度空间变化规律分析31-33
• 3.2.3 9~#2盘区煤层顶板岩性分区变化特征分析33-36
• 3.2.4 9~#2盘区煤层顶板组合类型分区变化特征分析36-38
• 3.3 构造因素对9~#2盘区煤层顶板稳定性影响因素分析38-44
• 3.3.1 9~#2盘区褶皱发育程度分析39
• 3.3.2 9~#2盘区断裂结构面复杂程度分析39-44
• 3.4 9~#2盘区煤层顶板岩体力学性质对稳定性的影响分析44-47
• 3.4.1 9~#2盘区岩体抗压强度的空间分布特征分析45-47
• 3.5 小结47-48
• 第四章 基于集对分析的棋盘井煤矿9~#2盘区稳定性综合分区48-78
• 4.1 集对分析的基本原理49-54
• 4.1.1 IDO联系度的确定50-53
• 4.1.2 基于联系度的评价级别的确定53-54
• 4.2 棋盘井煤矿9~#2盘区顶板稳定性分析模型的建立54-57
• 4.2.1 分析指标的选择54
• 4.2.2 各分析指标IDO联系度计算54-57
• 4.3 区域1顶板稳定性分析57-61
• 4.4 区域4顶板稳定性分析61-65
• 4.5 区域12顶板稳定性分析65-69
• 4.6 区域15顶板稳定性分析69-73
• 4.7 棋盘井煤矿9~#2盘区顶板稳定性综合分区分析73-76
• 4.8 小结76-78
• 第五章 棋盘井煤矿9~#2盘区1020902工作面顶板稳定性数值模拟78-88
• 5.1 FLAC~（3D）程序软件简介78-79
• 5.2 I020902工作面数值模拟计算模型与计算参量79-82
• 5.2.1 I020902工作面采动效应数值模拟79-80
• 5.2.2 模型建立及参数的确定80-82
• 5.3 数值模拟模拟结果分析82-86
• 5.3.1 应力变化特征分析82-84
• 5.3.2 位移模拟结果分析84-85
• 5.3.3 覆岩破坏特征分析85-86
• 5.4 小结86-88
• 第六章 结论88-90
• 6.1 主要结论88-89
• 6.2 建议89-90
• 致谢90-92
• 参考文献92-96
• 附录 (攻读硕士期间公开发表的论文)96

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本文编号：833622