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永冻层下大倾角煤层开采覆岩破坏规律研究

作　者: 李正刚
导　师: 索永录
学　校: 西安科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 娘姆特矿大倾角煤层永冻层覆岩破坏规律
分类号: TD823.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 28次
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内容摘要

青海江仓矿区娘姆特煤矿是世界上第一座在高原高寒地区正在建设的大型井工开采煤矿。由于矿井地处高原高寒地区，基岩上部覆盖着较厚的永冻层，而且煤层倾角大，矿井开采条件特殊。研究认识矿井开采引起的永冻层及覆岩破坏规律是保证矿井安全高效开采的重要基础之一。本文通过相似材料模拟实验、数值计算和理论分析方法，对娘姆特煤矿永冻层下大倾角煤层开采覆岩破坏规律进行了研究。通过反复试验得到了常温下模拟实验中模拟永冻层的相似材料及配比，通过物理模拟实验及数值模拟实验得到了永冻层和覆岩的变形破坏形态、破坏范围、采高对破坏高度的影响等基本特征，综合分析认为永冻层下大倾角煤层开采时永冻层初次破坏将呈现横向O-X式破断形态，永冻层周期性破断将对工作面矿压显现产生一定影响，覆岩破坏仍然具有比较明显的分带性和不对称性。文中还分析得到了区段煤柱的合理尺寸和不同开采高度下覆岩的破坏高度。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
1 绪论  6-14
  1.1 选题背景及研究意义  6
  1.2 永冻层的相关资料及国内外关于大倾角煤层开采的相关研究  6-12
    1.2.1 永冻层的基本特征及国内外对永冻层的相关研究  6-7
    1.2.2 国外对大倾角煤层开采的相关研究  7-8
    1.2.3 国内对大倾角煤层开采的相关研究  8-12
  1.3 本课题拟采取的研究内容、方法及技术路线  12-14
    1.3.1 研究内容  12
    1.3.2 研究方法  12
    1.3.3 技术路线  12-14
2 永冻层下大倾角煤层开采相似材料模拟实验  14-30
  2.1 冻土的物理力学性质  14-18
    2.1.1 冻土的力学性质特点  14
    2.1.2 冻土的破坏类型  14-16
    2.1.3 冻土的抗压强度  16-17
    2.1.4 冻土的抗剪强度  17-18
  2.2 冻土的材料配比实验  18-20
  2.3 永冻层下大倾角煤层开采相似材料模拟实验模型设计  20-25
    2.3.1 实验原型地质条件  20-22
    2.3.2 实验参数确定及模型架选择  22-24
    2.3.3 相似材料配比及用量  24-25
  2.4 实验过程  25-28
    2.4.1 覆岩破坏实验  25-27
    2.4.2 煤柱稳定性实验  27-28
  2.5 实验观测结果  28-29
  2.6 本章小结  29-30
3 永冻层下大倾角煤层开采数值模拟实验  30-42
  3.1 数值方法与计算程序介绍（Flac3D软件简述）  30-31
  3.2 模型建立  31-32
  3.3 物理力学参数的确定  32-33
  3.4 覆岩破坏形态及永冻层的变形破坏研究  33-35
    3.4.1 覆岩破坏形态分析  33
    3.4.2 永冻层变形破坏分析  33-35
  3.5 开采高度对覆岩破坏高度影响模拟结果  35-38
    3.5.1 位移分布特征  35-38
  3.6 区段煤柱合理尺寸研究  38-41
    3.6.1 相关计算  38-39
    3.6.2 数值模拟结果  39-41
  3.7 本章小结  41-42
4 永冻层下大倾角煤层开采覆岩破坏规律  42-56
  4.1 大倾角工作面上覆岩层破坏的一般规律  42-48
    4.1.1 覆岩变形运移规律  42-43
    4.1.2 上覆岩层运动的分带性和不对称性  43-45
    4.1.3 上覆岩层垮落形成的结构  45-48
  4.2 永冻层的破坏力学分析及其破坏对开采的影响  48-54
    4.2.1 永冻层的破坏力学分析  48-52
    4.2.2 永冻层破断对煤层开采的影响  52-54
  4.3 永冻层下大倾角煤层开采覆岩破坏规律  54-55
  4.4 本章小结  55-56
5 结论  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-62
附录  62

永冻层下大倾角煤层开采覆岩破坏规律研究

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