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屯宝煤矿综放开采顶煤弱化研究

作　者: 沈超
导　师: 邓广哲
学　校: 西安科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 坚硬顶煤弱化数值模拟注水参数
分类号: TD823
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 38次
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内容摘要

煤体注水弱化技术是改善坚硬厚（高瓦斯）顶煤冒放性、处理坚硬顶板、防治冲击矿压、改善煤层透气性和防治煤与瓦斯突出等的有效技术途径，是一项煤矿安全高效开采的保障技术，具有安全、环保、高效、经济等优点。合理的注水参数是煤层注水措施取得良好弱化效果的关键，因此研究合理的注水参数不仅可以有效的提高回收率，还可以最大限度的节省人力物力，实现安全、高效的目的。本文采用理论分析、数值模拟和现场试验等研究方法对屯宝煤矿坚硬顶煤的注水弱化技术进行了较为系统的研究，所做的主要工作及结果如下：（1）利用相似材料模拟分析了屯宝煤矿上覆岩层垮落过程及变形破坏过程。（2）缓倾斜煤层开采顶煤垮落形态沿工作面倾斜方向呈不对称拱形特征，当工作面长度一定时，夹矸厚度、顶煤强度、开采高度等是顶煤最大断裂高度（∑hmax）、最大断裂高度距工作面下端出口距离（x0）的主要影响因素，各因素对∑hmax影响程度依次为：夹矸厚度>顶煤强度>采煤高度；对x0的影响程度依次为：顶煤强度>夹矸厚度>采煤高度。（3）提出和实施了缓倾斜煤层综放工作面顶煤超前预注水弱化技术，优化了注水工艺和参数。（4）坚硬顶煤弱化的注水现场试验表明，煤层注水弱化了煤体的整体力学性能，顶煤破碎块度明显降低，工作面回采率提高了19%，原煤产量增加320t/d，粉尘浓度降低27％，抑制了煤自然发火。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-16
  1.1 论文选题的背景和意义  7-8
    1.1.1 选题的背景  7-8
    1.1.2 选题的意义  8
  1.2 本课题研究的现状  8-14
    1.2.1 综放开采难冒煤层开采技术发展现状  8-9
    1.2.2 水力致裂应用国内外研究现状  9-11
    1.2.3 煤层注水弱化国内外研究现状  11-14
  1.3 本文的主要工作  14-16
    1.3.1 研究目标  14
    1.3.2 研究内容  14-15
    1.3.3 技术路线  15-16
2 屯宝煤矿 1192 工作面相似模拟研究  16-23
  2.1 相似材料模拟实验  16-17
  2.2 相似材料模型  17-18
  2.3 1:100 相似模拟实验  18-20
  2.4 实验结果分析  20-22
  2.5 本章小结  22-23
3 缓倾斜煤层综放开采影响因素分析  23-39
  3.1 计算方法  23-27
  3.2 计算参数  27-29
  3.3 实验方案  29
  3.4 数值计算模型  29-31
  3.5 数值模拟结果  31-33
  3.6 数值模拟结果分析  33-38
    3.6.1 单因素极差分析  33-36
    3.6.2 多因素回归分析  36-38
  3.7 本章小结  38-39
4 屯宝煤矿综放开采顶煤应力分布规律研究  39-56
  4.1 工作面应力分布特征数值模拟  39-47
    4.1.1 三维数值计算模型  39
    4.1.2 数值计算参数的确定  39-40
    4.1.3 计算本构方程  40
    4.1.4 原始地应力的确定  40-41
    4.1.5 工作面倾向应力分布规律  41-42
    4.1.6 工作面走向应力分布规律  42-45
    4.1.7 工作面两巷不同位置应力分布  45-47
  4.2 围岩位移分布数值模拟  47-50
    4.2.1 注水前位移分布特征  47-48
    4.2.2 注水后位移分布特征  48-50
  4.3 围岩塑性区分布数值模拟  50-55
    4.3.1 顶煤注水前塑性区分布特征  50-52
    4.3.2 顶煤注水后塑性区分布特征  52-55
  4.6 本章小结  55-56
5 煤层注水现场试验应用  56-67
  5.1 屯宝煤矿基本条件  56
  5.2 试验工作面基本情况  56-57
  5.3 煤层注水弱化的钻孔布置参数  57-58
  5.4 煤层注水参数及系统的设计  58-61
    5.4.1 煤层注水参数的设计  58-60
    5.4.2. 煤层注水系统  60-61
  5.5 项目现场实施情况  61-62
  5.6 工作面放煤效果分析  62-66
  5.7 本章小结  66-67
6 结论  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
附录  73

屯宝煤矿综放开采顶煤弱化研究

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