基于“充填体-煤柱”共同承载作用的合理开采参数优化研究
发布时间：2021-12-29 10:47
我国主要采煤矿区普遍存在残采区遗煤问题,自然资源大量浪费,迫切需要一种安全高产高效绿色开采方法。目前采用“采-留-充”协调开采方法在控制地表和覆岩运移、提高资源回采率和降低充填成本方面具有明显优势,而“充填体-煤柱”的共同承载作用机理是“采-留-充”协调开采的关键。故本文围绕“充填体-煤柱”共同承载作用下合理开采参数展开系统研究。以“充填体-煤柱”复合支撑体为研究对象,通过单轴压缩试验对“煤柱”、“充填体”及“煤柱-充填体”组合支撑体试块的破坏特征与应力应变特性进行测试;运用PFC2D模拟软件,从复合支撑体的留充比、宽度、高度及强度四个角度,模拟在单轴压缩条件下四类复合支撑体破坏形式及范围,给出复合支撑体的弹塑性区宽度及峰值应力函数表达式,揭示“充填体-煤柱”的共同承载作用机理;基于弹性力学半逆解法,建立“充填体-煤柱”共同承载力学模型,分析支撑体应力与弹塑性区分布规律,给出“充填体-煤柱”最优参数计算方法;通过已有研究成果（开采宽度30m、煤柱宽度16m、充填宽度41m,其回采率<84.4%、充填率>45.5%）与理论计算优化后“采-留-充”参数开采宽度38m、复合支撑体...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“充填体-煤柱”复合支撑体示意图
2支撑体压缩特性试验92支撑体压缩特性试验采空区支撑类型主要分为两类：①留设条带煤柱②填充等体积充填材料，虽都对覆岩运移及地表沉陷起到了一定的控制作用，但前者会造成大量资源浪费，后者则成本相对较高。论文围绕充填体与煤柱共同构成的复合支撑结构展开讨论，本节通过实验室相关试验，分别分析了“充填体”和“煤柱”、“充填体-煤柱”的应力-应变关系和变形破坏特征，为研究支撑体的稳定性提供了参考依据。2.1“充填体”试块压缩试验2.1.1充填材料配比论文所用充填体组成材料因地制宜，就地取材以节约充填成本。膏体充填材料主要由骨料（煤矸石）、胶结料（水泥、粉煤灰、黄土）、水、添加剂（生石灰、减水剂）等组成，试验采用标准混凝土模具70.7mm×70.7mm×70.7mm进行试块制备，恒温培养28天，根据“三下”规范中要求，为保证巷道的稳定性，要求充填体强度不小于4Mpa，其配置过程如图2.1所示，配比比例如表2.1所示。（a）（b）（c）图2.1充填体配比制作过程表2.1充填料浆配比水平影响因素水固比Q1固相比Q2土灰比Q3CaO(g)123451:1.21:1.41:1.61:52:53:54:55:53:24:25:21015202530
单轴抗
【参考文献】：
期刊论文
[1]超高水材料充填开采技术研究[J]. 王成,孙如意,王春,熊祖强,李雪峰,李西凡. 中国矿业. 2020(02)
[2]含水层下综放开采膏体充填技术与应用[J]. 简勇,王超,周油,张延旭,刘涛. 煤矿安全. 2020(01)
[3]我国煤矿充填开采应用现状与发展[J]. 刘建功,李新旺,何团. 煤炭学报. 2020(01)
[4]中国遗煤开采现状及研究进展[J]. 冯国瑞,张玉江,戚庭野,康立勋. 煤炭学报. 2020(01)
[5]煤矿矸石井下分选协同原位充填开采方法[J]. 张吉雄,巨峰,李猛,周楠,张强. 煤炭学报. 2020(01)
[6]基于关键层控制的部分充填采煤技术[J]. 许家林,轩大洋,朱卫兵,王晓振. 采矿与岩层控制工程学报. 2019(02)
[7]“条采留巷充填法”绿色协调开采技术[J]. 白二虎,郭文兵,谭毅,杨达明. 煤炭学报. 2018(S1)
[8]化学激发水泥-粉煤灰充填膏体胶凝性实验研究[J]. 崔博强,刘音,李浩,郭皓,路瑶. 矿业研究与开发. 2018(03)
[9]“采充并行”式保水采煤方法[J]. 马立强,张东升,王烁康,谢玉晟,余伊河. 煤炭学报. 2018(01)
[10]条带开采煤柱长期稳定性评价及煤柱设计方法[J]. 于洋,邓喀中,范洪冬. 煤炭学报. 2017(12)
博士论文
[1]带状充填开采岩层移动机理研究[D]. 朱晓峻.中国矿业大学 2016
[2]建（构）筑物下“采—充—留”耦合开采理论研究[D]. 郭俊廷.中国矿业大学（北京） 2014
[3]固体密实充填采煤的矿压控制理论与应用研究[D]. 黄艳利.中国矿业大学 2012
[4]固体密实充填开采岩层移动机理及变形预测研究[D]. 王磊.中国矿业大学 2012
[5]超高水充填材料及其充填开采技术研究与应用[D]. 冯光明.中国矿业大学 2009
[6]矸石直接充填综采岩层移动控制及其应用研究[D]. 张吉雄.中国矿业大学 2008
硕士论文
[1]新景矿3216工作面高水材料封孔技术研究及应用[D]. 唐江波.中国矿业大学 2019
[2]深井超高水充填工作面充填体与煤柱协同承载机理研究[D]. 李岗.中国矿业大学 2019
[3]亭南煤矿二盘区开采地表移动变形规律研究[D]. 刘俊杰.西安科技大学 2016
[4]近浅埋煤层条带开采地表沉陷主控因素研究及沉陷预计方法[D]. 崔健.太原理工大学 2015
[5]基于极限平衡理论的水平成层土质边坡稳定性分析[D]. 黄小龙.湖南科技大学 2015
[6]综合机械化采空区条带充填开采中充填体布置参数研究[D]. 侯利斌.太原理工大学 2013
[7]开采损害预计评价系统[D]. 赵兵朝.西安科技大学 2005
本文编号：3555974
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“充填体-煤柱”复合支撑体示意图
2支撑体压缩特性试验92支撑体压缩特性试验采空区支撑类型主要分为两类：①留设条带煤柱②填充等体积充填材料，虽都对覆岩运移及地表沉陷起到了一定的控制作用，但前者会造成大量资源浪费，后者则成本相对较高。论文围绕充填体与煤柱共同构成的复合支撑结构展开讨论，本节通过实验室相关试验，分别分析了“充填体”和“煤柱”、“充填体-煤柱”的应力-应变关系和变形破坏特征，为研究支撑体的稳定性提供了参考依据。2.1“充填体”试块压缩试验2.1.1充填材料配比论文所用充填体组成材料因地制宜，就地取材以节约充填成本。膏体充填材料主要由骨料（煤矸石）、胶结料（水泥、粉煤灰、黄土）、水、添加剂（生石灰、减水剂）等组成，试验采用标准混凝土模具70.7mm×70.7mm×70.7mm进行试块制备，恒温培养28天，根据“三下”规范中要求，为保证巷道的稳定性，要求充填体强度不小于4Mpa，其配置过程如图2.1所示，配比比例如表2.1所示。（a）（b）（c）图2.1充填体配比制作过程表2.1充填料浆配比水平影响因素水固比Q1固相比Q2土灰比Q3CaO(g)123451:1.21:1.41:1.61:52:53:54:55:53:24:25:21015202530
单轴抗
【参考文献】：
期刊论文
[1]超高水材料充填开采技术研究[J]. 王成,孙如意,王春,熊祖强,李雪峰,李西凡. 中国矿业. 2020(02)
[2]含水层下综放开采膏体充填技术与应用[J]. 简勇,王超,周油,张延旭,刘涛. 煤矿安全. 2020(01)
[3]我国煤矿充填开采应用现状与发展[J]. 刘建功,李新旺,何团. 煤炭学报. 2020(01)
[4]中国遗煤开采现状及研究进展[J]. 冯国瑞,张玉江,戚庭野,康立勋. 煤炭学报. 2020(01)
[5]煤矿矸石井下分选协同原位充填开采方法[J]. 张吉雄,巨峰,李猛,周楠,张强. 煤炭学报. 2020(01)
[6]基于关键层控制的部分充填采煤技术[J]. 许家林,轩大洋,朱卫兵,王晓振. 采矿与岩层控制工程学报. 2019(02)
[7]“条采留巷充填法”绿色协调开采技术[J]. 白二虎,郭文兵,谭毅,杨达明. 煤炭学报. 2018(S1)
[8]化学激发水泥-粉煤灰充填膏体胶凝性实验研究[J]. 崔博强,刘音,李浩,郭皓,路瑶. 矿业研究与开发. 2018(03)
[9]“采充并行”式保水采煤方法[J]. 马立强,张东升,王烁康,谢玉晟,余伊河. 煤炭学报. 2018(01)
[10]条带开采煤柱长期稳定性评价及煤柱设计方法[J]. 于洋,邓喀中,范洪冬. 煤炭学报. 2017(12)
博士论文
[1]带状充填开采岩层移动机理研究[D]. 朱晓峻.中国矿业大学 2016
[2]建（构）筑物下“采—充—留”耦合开采理论研究[D]. 郭俊廷.中国矿业大学（北京） 2014
[3]固体密实充填采煤的矿压控制理论与应用研究[D]. 黄艳利.中国矿业大学 2012
[4]固体密实充填开采岩层移动机理及变形预测研究[D]. 王磊.中国矿业大学 2012
[5]超高水充填材料及其充填开采技术研究与应用[D]. 冯光明.中国矿业大学 2009
[6]矸石直接充填综采岩层移动控制及其应用研究[D]. 张吉雄.中国矿业大学 2008
硕士论文
[1]新景矿3216工作面高水材料封孔技术研究及应用[D]. 唐江波.中国矿业大学 2019
[2]深井超高水充填工作面充填体与煤柱协同承载机理研究[D]. 李岗.中国矿业大学 2019
[3]亭南煤矿二盘区开采地表移动变形规律研究[D]. 刘俊杰.西安科技大学 2016
[4]近浅埋煤层条带开采地表沉陷主控因素研究及沉陷预计方法[D]. 崔健.太原理工大学 2015
[5]基于极限平衡理论的水平成层土质边坡稳定性分析[D]. 黄小龙.湖南科技大学 2015
[6]综合机械化采空区条带充填开采中充填体布置参数研究[D]. 侯利斌.太原理工大学 2013
[7]开采损害预计评价系统[D]. 赵兵朝.西安科技大学 2005
本文编号：3555974
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