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千秋矿放顶煤采场上覆岩层移动及矿压显现规律研究

作　者: 任永康
导　师: 翟新献
学　校: 河南理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 综放开采覆岩运动相似模拟实验数值模拟矿压显现
分类号: TD325
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 163次
引　用: 2次
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内容摘要

义马千秋煤矿主采二#煤层,该煤层为缓倾斜特厚煤层,采用综采放顶煤采煤法。根据千秋煤矿21141综放面煤层上覆岩层存在巨厚砾岩层的特点,当采面推进到一定距离时巨厚砾岩层发生断裂破坏,将对采场产生较明显的冲击地压,影响到采面的安全生产。论文采用实验室试验、数值模拟和现场观测等综合研究方法,较全面的研究了综放面矿压显现规律和上覆岩层的移动规律。论文首先测定了二#煤层及其围岩物理力学性质,对综放面围岩类型进行了分类,提出了采场支架型式和支护主要参数。其次,采用相似模拟研究了放顶煤采场上覆岩层移动规律,通过关键层理论的计算确定了主关键层；对综放工作面上覆岩层进行了三带划分。依据数值模拟,利用大型离散元FLAC3D软件对采场上覆岩层的周期来压及活动规律进行了研究。最后进行了现场矿压工业性试验,得出了综放工作面顶板来压规律、支架阻力分布规律,表明采场顶板来压明显,具有明显的周期来压现象。研究结论对采面安全生产具有一定的指导意义和实用价值。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-18
  1.1 课题的提出和意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-16
    1.2.1 采场上覆岩层结构研究现状  11-15
    1.2.2 综放面矿压显现规律研究现状  15-16
  1.3 本文主要研究内容、方法及技术路线  16-18
    1.3.1 本文主要研究内容  16
    1.3.2 研究方法和技术路线  16-18
2 采场煤岩物理力学参数测定和冲击倾向性鉴定  18-26
  2.1 取样地点、方法及主要测定仪器  18-20
  2.2 岩样规格、加工精度、数量及含水状态  20
    2.2.1 岩样的规格  20
    2.2.2 岩样加工精度  20
    2.2.3 岩样数量  20
    2.2.4 岩样含水状态  20
  2.3 煤岩物理力学参数测定结果  20-21
  2.4 冲击倾向性鉴定  21-23
    2.4.1 煤层冲击倾向性鉴定  21-23
    2.4.2 顶板冲击倾向性鉴定  23
  2.5 本章小结  23-26
3 采场上覆岩层移动规律的相似模拟  26-46
  3.1 相似模拟试验目的  26
  3.2 相似模拟试验理论概述  26-28
    3.2.1 相似三定理  26-27
    3.2.2 相似准则  27-28
    3.2.3 相似比  28
  3.3 模型的制作  28-30
    3.3.1 模型尺寸  28
    3.3.2 模型物理力学参数及相似材料配比  28-29
    3.3.3 模型铺设和测点布置  29-30
  3.4 模拟试验结果分析  30-43
    3.4.1 采场上覆关键层分析  30-35
    3.4.2 上覆岩层破断特征  35-39
    3.4.3 上覆岩层及地表移动规律  39-43
  3.5 小结  43-46
4 采场上覆岩层活动规律的数值模拟  46-60
  4.1 FLAC~(3D)软件简介  46
  4.2 数值计算目的及模型构建  46-48
    4.2.1 计算目的  46-48
    4.2.2 网格模型  48
  4.3 岩体参数及边界条件  48-49
    4.3.1 煤岩体力学参数的选取  48-49
    4.3.2 边界条件  49
  4.4 数值模拟分析  49-57
    4.4.1 采动覆岩水平应力分布规律分析  49-51
    4.4.2 采动覆岩垂直应力分布规律分析  51-54
    4.4.3 采动覆岩移动规律分析  54-56
    4.4.4 采动覆岩破坏规律  56-57
  4.5 本章小结  57-60
5 综放采场矿压显现规律实测研究  60-76
  5.1 工作面概况  60-62
  5.2 工作面矿压观测方案  62-63
    5.2.1 观测目的  62
    5.2.2 观测内容  62
    5.2.3 测站布置及观测方法  62-63
  5.3 工作面顶板来压特征分析  63-68
    5.3.1 工作面老顶的初次来压测定  63-64
    5.3.2 工作面周期来压的测定  64-68
  5.4 工作面支架工作阻力及适应性分析  68-72
    5.4.1 初撑力分布规律  68-70
    5.4.2 支架循环末阻力分布规律  70
    5.4.3 时间加权平均工作阻力分布规律  70-71
    5.4.4 支架适应性分析  71-72
  5.5 采面围岩控制技术  72-73
    5.5.1 工作面顶板支护  72
    5.5.2 巷道超前支护  72-73
  5.6 冲击地压防治措施  73-75
    5.6.1 振动爆破法  73-74
    5.6.2 煤层注水法  74-75
    5.6.3 钻孔卸压法  75
  5.7 本章小结  75-76
6 结论  76-78
参考文献  78-82
作者简历  82-84
学位论文数据集  84

千秋矿放顶煤采场上覆岩层移动及矿压显现规律研究

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