多煤层开采高应力演化与能量场分布规律研究

发布时间：2017-09-22 03:30

  本文关键词：多煤层开采高应力演化与能量场分布规律研究

  更多相关文章： 多煤层开采 数值模拟 相似模拟 高应力演化 能量场分布

【摘要】：近年来,随着煤炭开采强度的加大,煤层赋存条件优越的矿体越来越少,煤层群开采受到越来越多的关注。煤层群煤层多次采动后,受其影响下应力承载结构减弱、采动高应力形成、采动应力相互演化叠加,进而出现巷道支护困难、顶底板不易控制、冲击地压、瓦斯抽采困难等多种问题。根据淮南矿区潘二矿西四采区A、B组煤(B8、B7、B6、B5、B4、A3、A1煤)煤层赋存条件以及开采技术特征,综合采用矿井现场试验研究、数值模拟试验、实验室相似材料模拟试验和理论计算分析等方法,对煤层群大范围采场围岩多煤层采动下高应力演化和能量场分布规律进行了研究。研究在大量现场试验的基础上,对采场开采技术特征、煤岩物理力学参数进行试验、分析、汇总,进而设计了A、B组煤多煤层多次采动FLAC3D数值模拟模型、实验室相似材料模拟试验模型。研究分析了多煤层一次采动下围岩应力场、塑性区演化分布特征以及能量场分布规律,以及多煤层多次采动下围岩应力场、塑性区演化分布特征以及能量场分布规律。基于煤层群多煤层开采条件下高应力演化效应和能量场分布规律,构建了多煤层卸压开采应力演化模型以及能量场演化模型。多煤层卸压开采条件下,围岩应力在多次开采情况下应力的“叠加”效应以及在纵向距离上随着距开采煤层距离不同而产生“均化”效应。在煤层采出时,能量场具有和围岩应力场较为相似的分布特征,在开采煤层煤壁前方呈现出能量耗散释放分区、能量激活敏感区以及能量储存稳定区分区特征。研究结果对相近工程地质条件下矿井安全、高效开采以及煤与瓦斯共采提供了重要的指导意义和参考价值,具有显著的社会效应和经济效益。
【关键词】：多煤层开采 数值模拟 相似模拟 高应力演化 能量场分布
【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】：TD32;TD821
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 1 绪论13-19
• 1.1 研究背景和意义13-14
• 1.1.1 研究背景13
• 1.1.2 研究意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 多煤层开采支承压力分布规律14-15
• 1.2.2 煤岩体多次加卸载应力-变形特征15-16
• 1.2.3 煤岩体能量场研究现状16
• 1.3 研究内容及技术路线16-19
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 技术路线17-19
• 2 地质条件概况19-27
• 2.1 煤层赋存特征分析19-22
• 2.2 煤岩物理力学特性试验22-26
• 2.2.1 试验内容22
• 2.2.2 岩芯试验22-24
• 2.2.3 煤岩物理力学参数测试结果24-26
• 2.3 本章小结26-27
• 3 多煤层开采高应力演化和能量场分布规律数值模拟试验研究27-59
• 3.1 数值模型构建27-32
• 3.2 应力场演化特征分析32-46
• 3.2.1 单煤层开采采动应力演化特征32-41
• 3.2.2 多煤层开采采动应力演化特征41-46
• 3.3 塑性区及破坏深度分析46-49
• 3.4 能量场演化特征分析49-57
• 3.4.1 煤岩体开采中能量分析综述49-51
• 3.4.2 煤层开采过程中能量分析方法的确定51
• 3.4.3 煤层开采过程中能量分布特征51-57
• 3.5 本章小结57-59
• 4 多煤层开采高应力演化相似模拟试验研究59-73
• 4.1 相似模型构建59-64
• 4.1.1 试验平台设计59
• 4.1.2 配比材料59-62
• 4.1.3 加载方式62
• 4.1.4 量测方法及测点布置62-63
• 4.1.5 模型制作63-64
• 4.1.6 开采方案64
• 4.2 应力场演化特征分析64-71
• 4.2.1 单煤层开采采动应力演化特征64-66
• 4.2.2 多煤层开采采动应力演化特征66-71
• 4.3 本章小结71-73
• 5 多煤层开采高应力演化与能量场分布规律分析73-83
• 5.1 多煤层开采采动应力演化规律分析73-77
• 5.1.1 多煤层开采多重卸压模型分析73-75
• 5.1.2 多煤层开采高应力演化模型分析75-77
• 5.2 多煤层开采能量场演化规律分析77-81
• 5.2.1 采动煤岩体能量演化机制分析77-78
• 5.2.2 采动煤岩体能量演化与应力分布关系78-81
• 5.3 本章小结81-83
• 6 结论83-85
• 6.1 主要结论83-84
• 6.2 研究展望84-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-90
• 作者简介及读研期间主要科研成果90

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈杰;侯宪港;陶超;;煤层间跨落上行开采浅析[J];煤矿现代化;2011年04期

2 刘增平;;房柱式采空区上部煤层上行开采可行性分析[J];煤矿开采;2012年02期

3 赵有生;;煤层采空区勘探新方法与新技术应用效果初探[J];科学之友(B版);2008年02期

4 吴德胜;吴丰收;苏有财;花晓鸣;李苍松;;隧道煤层采空区的探测技术[J];物探与化探;2012年S1期

5 雷佳;;煤层间垮落上行开采技术探讨[J];山西焦煤科技;2013年01期

6 于文佳;陈庆峰;;上深涧煤矿刀柱式采空区上覆煤层蹬空开采可行性分析[J];煤矿安全;2011年09期

7 李玫斯 ,李全胜;近距离上覆煤层刀柱开采后下覆煤层长壁开采技术[J];煤矿现代化;2005年02期

8 郭厚亮;;近距离煤层群采空区上覆煤层复采技术[J];矿业安全与环保;2008年S1期

9 张欣;;陈家裕煤矿上行开采技术可行性分析[J];山西科技;2013年05期

10 李元龙;杨野;杨聃;吴锦华;;渡口坝水电站坝区煤层采空区的影响及处理范围的选择[J];四川水力发电;2010年06期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 白国良;高均海;李树志;;大兴煤矿N1E 2_(-3)煤层上行开采可行性研究[A];全国“三下”采煤学术会议论文集[C];2012年

2 吴丰收;吴德胜;席锦州;苏有财;花晓鸣;;隧底隐伏煤层采空区探测[A];第九届全国工程地质大会论文集[C];2012年

3 赵洋;夏欢阁;司晓思;;单侯矿6煤层采空区温度变化规律研究[A];开滦矿区采矿技术与实践文集[C];2009年

4 刘天翔;杨雪莲;周永江;程强;;高速公路桥跨煤层采空区工程影响及处治关键技术参数初步研究[A];2011年全国工程地质学术年会论文集[C];2011年

5 冯国瑞;韩晋平;王鲜霞;;静游镇煤矿4号煤层上行开采可行性研究[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

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 汪增彬;专家建议尽快治理鄯乌线煤层采空区管段[N];石油管道报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 宁齐元;分叉突出煤层上保护层开采保护特性研究[D];中国地质大学;2012年

2 牛建立;煤层底板采动岩水耦合作用与高承压水体上安全开采技术研究[D];煤炭科学研究总院;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 符亚鹏;小规模薄煤层采空区地层公路隧道荷载及二次衬砌内力特征研究[D];西南交通大学;2015年

2 刘千贺;多煤层开采高应力演化与能量场分布规律研究[D];安徽理工大学;2016年

3 韦伟;房式空区上覆煤层长壁开采可行性研究[D];山东科技大学;2011年

4 穆玉兵;受下部多次采动影响煤层上行开采可行性研究[D];山东科技大学;2011年

5 王亮;木城涧反程序开采相似模拟实验和数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2007年

6 王爱国;大同两硬复杂煤层安全高效开采技术研究[D];辽宁工程技术大学;2012年

7 马瑞;浅埋近距煤层采空区稳定性预测研究[D];西安科技大学;2013年

8 毕业武;保护层开采对煤层渗透特性影响规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2005年

9 江记记;多煤层下保护层开采保护范围的研究[D];重庆大学;2012年

10 李鹏军;断层附近煤层开采防水煤柱留设的相似材料模拟分析[D];合肥工业大学;2012年

，

本文编号：898558