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富水覆岩特厚煤层综放开采导水裂隙带高度研究

作　者: 胡宝峰
导　师: 伍永平
学　校: 西安科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 富水覆岩顶板破坏导水裂隙带高度综放开采
分类号: TD823.254
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

对于特厚煤层综放开采条件下上覆岩层的破坏特点国内外研究较少，而上覆岩层的运动、破断直接涉及到导水裂隙带发育高度，能使位于开采范围内的地表水、地下水溃入井下，威胁着井下作业的安全。因此，研究特厚煤层上覆岩层的移动和破坏规律具有重要的经济效益和社会意义。本文针对彬长矿区胡家河煤矿工程地质条件，利用物理相似模拟试验方法对不同采高条件下（10m、8m、6m），综放开采过程进行了研究，分析了上覆岩层采动过程中岩体运移规律和裂隙扩展规律，导水裂隙带发展高度约为采高的14～18倍，从而确定合理的开采高度为4.8～7.9m之间。采用有限差分数值模拟方法对富水覆岩特厚煤层综放开采覆岩破坏规律进行了模拟研究，分析了采动过程覆岩的破坏场、应力场，以及在不同采宽条件下导水裂隙带高度变化，给出首采区工作面合理工作面斜长为160～180m。以实验和现场调查为依托，结合顶板“三带”理论，建立垮落带和裂隙带数学模型，计算分析影响两带高度的相关物理量之间的关系，分析其最终形态数学原理。在此基础上，结合实际分析了影响导水裂隙带高度的主要因素有工作面开采长度、采厚、工作面斜长、岩层岩性。同时分析了富水覆岩的三种基本结构，给出综放开采条件下覆岩运动结构拱-梁结构，运动实质上是拱结构向梁结构的运动转换过程。根据实验模拟结果，结合胡家河矿首采工作面地质条件，采用多元线性回归分析了影响导水裂隙带高度的各因素之间量的关系，给出相应的计算公式，并与生产单位实际情况相比较，准确性较高，可靠性较好，具有一定的参考意义。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
1 绪论  8-15
  1.1 选题背景及研究意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-12
    1.2.1 上覆岩层结构破坏理论研究  9-10
    1.2.2 导水裂隙带高度理论研究  10-12
  1.3 研究内容和方法  12-14
    1.3.1 研究内容  12-13
    1.3.2 研究方法  13-14
  1.4 技术路线  14-15
2 富水覆岩特厚煤层综放开采相似模拟实验研究  15-24
  2.1 相似模拟实验原理  15-16
  2.2 相似模拟原型与物理模型设计  16-18
    2.2.1 实验目的及原型  16
    2.2.2 模型设计、参数确定  16-18
  2.3 实验方法及过程  18-20
  2.4 实验结果分析  20-23
  2.5 本章小结  23-24
3 富水覆岩特厚煤层综放开采数值模拟实验研究  24-40
  3.1 计算方法简介  24-25
  3.2 数值分析模型建立  25-27
    3.2.1 计算参数  25-26
    3.2.2 数值计算模型  26-27
  3.3 数值计算结果分析  27-37
    3.3.1 相同采宽条件综放采场围岩塑性区分布  27-31
    3.3.2. 不同采宽条件下综放采工作面覆岩塑性区分布  31-34
    3.3.3 不同采高条件下的应力分布图  34-37
  3.4 首采区综放工作面导水裂隙带高度发育特征  37-39
  3.5 本章小结  39-40
4 采场上覆岩层运动规律  40-54
  4.1 覆岩“三带理论”  40-42
  4.2 数学模型  42-50
    4.2.1 垮落带模型  42-43
    4.2.2 垮落带各物理量分析  43-48
    4.2.3 导水裂隙带模型  48-49
    4.2.4 导水裂隙带各物理量分析  49-50
  4.3 影响导水裂隙带高度发展的因素  50-51
  4.4 富水覆岩结构组成及特征  51-52
  4.5 综放工作面覆岩结构及破坏特点  52-53
  4.6 本章小结  53-54
5 导水裂隙带高度和涌水量预测  54-63
  5.1 矿区水文地质条件  54
  5.2 导水裂隙带高度计算  54-59
    5.2.1 传统经验公式  55
    5.2.2 多元回归分析预测导水裂隙带高度  55-59
  5.3 实际预测  59
  5.4 综放工作面顶板涌水量预计  59-61
  5.5 首采工作面顶板透水综合防治措施  61-62
  5.6 本章小结  62-63
6 结论  63-65
  6.1 结论  63-64
  6.2 展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
附录  69

富水覆岩特厚煤层综放开采导水裂隙带高度研究

内容摘要

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