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薄及中厚近距离煤层群垮落法上行开采研究

作　者: 黄飞
导　师: 廖学东
学　校: 安徽理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 上行开采近距离煤层群覆岩运动规律三带
分类号: TD823.25
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 19次
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内容摘要

上行开采技术在我国煤矿开采中的应用,不仅在提高经济效益方面起到重要作用,而且在特定地质情况以及开采条件下的安全生产方面提供巨大技术支持,科学利用上行开采为煤矿安全生产服务已经成为一个值得研究的重要问题。因此,研究上行开采覆岩运动规律,探讨其作用机制具有极其重要的理论价值和实践意义。针对某矿为保持矿井稳产采用上行开采技术的要求,通过现场取芯获得围岩力学参数,并根据现场实际开采状况建立三个不同开采模型,运用了理论计算、相似材料模拟、数值模拟相结合的手段对上行开采进行研究；首先借助“三带”判别法、比值判别法、围岩平衡法对三个模型进行上行开采可行性理论研究,发现三种判别方法对特定地质情况和开采条件下存在不一致性；继而利用相似材料模拟和数值模拟方法对三个模型的工作面矿压显现规律、围岩应力场分布规律、围岩位移变形规律、围岩破坏特征以及塑性区分布规律进行了模拟研究,并就开采顺序对覆岩运动的影响以及上行开采两巷布置方式进行了宏观研究。实验结果发现三个模型中,6煤组整体连续性均未受到破坏,亦未发生台阶下沉、应力集中异常等对上行开采造成重大影响的矿压现象。为了进一步探究该矿上行开采的可行性,利用“注水渗流法”对现场工作面回采后“两带”的高度进行测量,结果发现采高5.5m时工作面顶板垮落带发育高度为14-16m,导水裂缝带发育高度为50～54m,与相对应模型的理论计算、相似材料模拟及数值模拟结果较吻合。综合上述研究结果,该矿近距离煤层群垮落法上行开采可行,同时侧面揭示了部分经验公式在特定地质情况与开采条件下的应用有待完善。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-11
1 绪论  11-16
  1.1 课题的提出与研究意义  11-12
    1.1.1 课题的提出  11-12
    1.1.2 课题研究意义  12
  1.2 上行开采研究现状  12-14
    1.2.1 国外上行开采研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
  1.3 研究内容与方法  14-16
    1.3.1 研究内容  14
    1.3.2 技术研究方法  14-16
2. 上行开采可行性理论判据  16-31
  2.1 影响上行开采的主要因素  16-17
  2.2 上行开采可行性理论判定方法  17-23
  2.3 采区地质概况  23-25
  2.4 岩石力学性质及研究模型建立  25-28
  2.5 上行开采可行性理论计算  28-30
  2.6 本章小结  30-31
3 上行开采可行性相似材料模拟研究  31-49
  3.1 概述  31-32
    3.1.1 相似理论  31-32
    3.1.2 试验研究内容  32
  3.2 模型试验设计及模型铺设  32-41
    3.2.1 模型方案设计  33-34
    3.2.2 材料相似比及配比参数  34-38
    3.2.3 加载系统及量测设备  38-41
  3.3 相似材料模拟数据分析  41-47
    3.3.1 工作面矿压显现规律  41-42
    3.3.2 工作面超前支承压力分布规律  42-43
    3.3.3 上覆岩层破坏特征及规律  43-45
    3.3.4 顶板岩(煤)层位移变形规律  45-47
  3.4 本章小结  47-49
4 上行开采数值模拟研究  49-63
  4.1 FLAC3D数值软件简介  49-50
  4.2 模型建立  50-51
  4.3 模拟结果分析  51-61
    4.3.1 下部煤层开采后围岩应力场分布规律  51-54
    4.3.2 下部煤层开采后围岩位移场分布规律  54-56
    4.3.3 下部煤层开采后围岩塑性区分布规律  56-58
    4.3.4 开采顺序对围岩应力与塑性区的影响  58-60
    4.3.5 上部煤层工作面不同布置方式围岩应力与塑性区分布规律  60-61
  4.4 本章小结  61-63
5 上行开采工程应用研究  63-67
  5.1 713工作面地质条件与两带高度实测研究  63-64
    5.1.1 煤层赋存与顶底板情况  63-64
    5.1.2 构造及水文地质条件  64
    5.1.3 现场测试结果研究  64
  5.2 上行开采巷道的布置方式与支护研究  64-65
    5.2.1 巷道的布置方式  64-65
    5.2.2 巷道的支护方式  65
  5.3 本章小结  65-67
6 结论与展望  67-69
  6.1 主要结论  67
  6.2 不足与展望  67-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
作者简介及读研期间发表的论文  73

薄及中厚近距离煤层群垮落法上行开采研究

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