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新集煤矿远程下保护层开采卸压范围及效果研究

作　者: 胡恩宝
导　师: 戴广龙
学　校: 安徽理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 远距离下保护层岩层移动应力变化裂隙分布卸压范围及效果
分类号: TD713
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 93次
引　用: 1次
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内容摘要

作为一种区域性防突措施,一般在条件允许的情况下都把开采保护层作为首选的防突措施。新集煤矿C13-1煤层具有煤与瓦斯突出危险性,在这种情况下,选择首先开采其下方平均间距为65米的不具有突出危险的B11-2煤层,通过采动影响造成C13-1煤层卸压,以降低其突出危险性。本文在保护层开采理论分析基础上,针对新集矿区煤层赋存地质条件,采用相似材料模拟试验的方法研究了开采过程中随着工作面的推进覆岩移动破坏特征和煤岩体内应力分布规律；利用数值模拟的方法研究了保护层开采影响下覆岩的应力变化和塑性区分布范围以及护巷煤柱对卸压范围的影响等；通过现场实测考察了随工作面的推进被保护层瓦斯压力变化规律、透气性变化规律、被保护层在采动影响下的膨胀变形规律和卸压瓦斯抽放效果等。现场实测结合相似模拟和数值模拟结果得出被保护层卸压范围,下保护层的开采对被保护层的卸压范围沿走向方向卸压角为55°,沿倾斜方向上山卸压角为86°,下山方向卸压角为69°,在保护范围内应力下降,被保护煤层膨胀变形,其变形率最大达20.42%,煤层透气性大大增强,透气性系数相比开采前原始透气性系数增大了近1000倍,保护层开采取得了良好的效果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-13
1 绪论  13-22
  1.1 问题的提出及研究的意义  13-14
  1.2 国内外研究现状及存在的问题  14-20
    1.2.1 保护层开采应用状况  14-16
    1.2.2 保护层开采研究现状  16-20
    1.2.3 存在的问题  20
  1.3 主要研究内容  20-21
  1.4 技术路线  21-22
2 保护层开采基本理论  22-39
  2.1 概述  22
  2.2 煤层围岩应力变化  22-25
    2.2.1 末受采动影响原始煤岩应力  22-23
    2.2.2 采动影响下围岩应力分布  23-25
    2.2.3 地应力与煤层瓦斯压力的关系  25
  2.3 保护层开采覆岩移动规律  25-31
    2.3.1 覆岩移动和破坏的基本形式  26-27
    2.3.2 采场覆岩移动变形规律  27-29
    2.3.3 覆岩冒落的空间形态  29-31
  2.4 采场覆岩裂隙发育和分布  31
  2.5 保护层开采的主要影响因素  31-33
  2.6 保护层开采理论卸压范围  33-38
    2.6.1 保护层开采可行性分析  33-36
    2.6.2 保护层开采理论卸压范围  36-38
  2.7 小结  38-39
3 覆岩移动破坏的相似模拟实验  39-61
  3.1 概述  39-40
  3.2 相似材料模拟基本理论  40-42
    3.2.1 相似材料模拟原理  40
    3.2.2 相似模拟试验的基本条件  40-42
  3.3 实验模型建立  42-48
    3.3.1 实验的目的  42
    3.3.2 模型设计  42-47
    3.3.3 模型开采方案的设定  47-48
  3.4 模拟试验结果分析  48-60
    3.4.1 走向开采岩体移动变形与破坏规律  48-55
    3.4.2 倾斜开采岩体移动变形与破坏规律  55-60
  3.5 小结  60-61
4 覆岩卸压变形数值模拟  61-73
  4.1 概述  61
  4.2 FLAC软件简介  61-62
  4.3 数值模型的建立  62-64
  4.4 数值模拟计算结果分析  64-72
    4.4.1 保护层回采过程中覆岩应力场变化特征  64-70
    4.4.3 保护层开采后覆岩塑性变形分布特性  70-72
  4.5 小结  72-73
5 工业现场试验研究  73-87
  5.1 试验区概况  73-75
    5.1.1 试验区地质特征  73
    5.1.2 煤层及顶底板特征  73-75
  5.2 保护层的布置  75
  5.3 保护层开采效果考察  75-82
    5.3.1 被保护层瓦斯压力变化  75-79
    5.3.2 被保护层变形规律  79-81
    5.3.3 被保护层透气性的变化  81-82
  5.4 卸压瓦斯抽采效果的考察  82-86
    5.4.1 瓦斯抽采钻场设计及钻孔布置  82-83
    5.4.2 钻孔抽采瓦斯效果分析  83-86
  5.5 小结  86-87
6 结论与展望  87-89
  6.1 结论  87-88
  6.2 展望  88-89
参考文献  89-93
致谢  93-94
作者简介及读研期间主要科研成果  94

新集煤矿远程下保护层开采卸压范围及效果研究

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