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承压水体上厚煤层开采底板破坏规律研究

作　者: 彭永贵
导　师: 涂敏
学　校: 安徽理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 承压水厚煤层底板破坏隔水层破坏系数ψ 底板分区
分类号: TD745
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

承压水体上厚煤层开采,底板隔水层的破坏程度与采高和采宽存在密切的联系,深入研究不同采高和不同采宽对底板隔水层的采动破坏规律,对防治突水有显著作用。本文以底板隔水层为研究对象,给出工作面临界长度表达式。临界表达式中包括来压步距b、水压Fp、平均弹性模量E、工作面临界长度L、采深H、采高M和临界隔水层厚度hL。对各因素参数进行合理假设,得到正交试验方案,运用SAS统计分析软件,获得临界隔水层厚度与各因素之间的线性表达式,hL=9.201-0.224b+1.105Fp-8.74E+0.086L+0.0052H-0.035M。通过数值模拟运算和相似模拟试验验证采高和采宽对底板破坏的影响及破坏深度。在已经求的临界隔水层厚度和数值模拟计算的的基础上,提出了隔水层破坏系数Ψ。该系数用于表征无断层和陷落柱等地质构造情况下隔水层的破坏情况,对防治底板突水有一定的参考意义。运用隔水层破坏系数为底板破坏分了三个区：不易突水区(ψ=0)、中等突水区(0<Ψ<1)和易突水区(Ψ=1)。根据潘谢矿区地质资料,总结到承压水上厚煤层开采的底板破坏范围划分：沿工作面的走向,不易突水区为切眼后方和工作面煤壁前方；中等突水区为工作面中部,随着工作面的推进,采空区中部底板破坏也随着改变,也即是中等突水区的区域逐渐变大；易突水区为切眼前方0～40m和工作面煤壁后方0～50m。沿着工作面的倾向,不易突水区为两侧煤壁外侧；中等突水区为工作面中部向两边约各40m,易突水区为煤壁向工作面中部方向各40m左右。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-21
  1.1 课题研究背景与意义  12-13
    1.1.1 研究背景  12-13
    1.1.2 研究意义  13
  1.2 国内外现状  13-19
    1.2.1 厚煤层开采现状  13-14
    1.2.2 煤层底板破坏研究现状  14-19
  1.3 存在问题  19
  1.4 研究内容  19
  1.5 技术路线  19-21
2 煤层底板隔水层破坏机理分析  21-38
  2.1 煤层底板破坏突水影响因素分析  21-24
    2.1.1 煤层底板破坏突水的类型  21-23
    2.1.2 煤层底板破坏突水因素分析  23-24
  2.2 底板隔水层力学模型建立及应用  24-36
    2.2.1 底板隔水层力学模型  24-27
    2.2.2 工作面临界长度  27-30
    2.2.3 工作面底板突水的相关规律  30-33
    2.2.4 临界隔水层厚度  33-36
  2.3 本章小结  36-38
3 采宽与底板破坏深度关系的数值模拟分析  38-60
  3.1 地质概况与数值模型的建立  38-43
    3.1.1 地质概况  38
    3.1.2 数值模型的建立  38-41
    3.1.3 模拟方案  41-43
  3.2 采宽与底板破坏深度数值模拟结果分析  43-58
    3.2.1 80m采宽对底板破坏的分析  43-48
    3.2.2 160m采宽对底板破坏的分析  48-53
    3.2.3 240m采宽对底板破坏的分析  53-58
  3.3 本章小结  58-60
4 采高与底板破坏深度关系的数值模拟分析  60-77
  4.1 分层开采  60-70
    4.1.1 开采上分层  60-65
    4.1.2 开采下分层  65-70
  4.2 充填开采  70-76
    4.2.1 底板岩体应力变化规律  70-71
    4.2.2 底板岩体塑性区变化规律  71-74
    4.2.3 底板岩体位移变化规律  74-76
  4.3 本章小结  76-77
5 厚煤层开采底板破坏深度的相似模拟实验  77-86
  5.1 模型应用简介  77-79
  5.2 综放开采底板破坏及其变形规律  79-81
  5.3 开采上分层底板破坏及其变形规律  81-83
  5.4 开采下分层底板破坏及其变形规律  83-84
  5.5 本章小结  84-86
6 承压水上厚煤层开采底板破坏分区  86-92
  6.1 走向底板破坏分区  87-89
  6.2 倾向底板破坏分区  89-91
  6.3 本章小结  91-92
7 结论与展望  92-94
参考文献  94-98
致谢  98-100
作者简介及读研期间主要科研成果  100

承压水体上厚煤层开采底板破坏规律研究

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