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榆卜界矿房式充填开采的理论研究

作　者: 崔锋
导　师: 张华兴
学　校: 煤炭科学研究总院
专　业: 采矿工程
关键词: 房式充填开采 风积砂 Griffith强度准则 充填体强度 充满率
分类号: TD823.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本论文以榆林市榆阳区榆卜界矿为工程背景研究了在该覆岩结构条件下采用房式开采的房柱尺寸,并对传统的房、柱尺寸设计公式进行了修正。研究了在陕北广泛分布的风积砂的特性之后,提出了利用风积砂充填的房式充填开采思路。房式充填开采思路不同于单纯的房式开采的设计思路,它将更多地解放地下煤炭资源并且达到控制岩层移动的目的。本文利用数理计算并借助力学手段分析了充满率、煤房煤柱尺寸范围,并列出方案采用数值模拟手段分析了充填体强度、充满率、采出率等对覆岩控制的影响,最后讨论了部分充填对覆岩的控制作用。本文的初步研究对房式充填开采参数的选取提供了一条理论思路,对榆阳地区的房式开采具有实际意义。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 问题的提出  8-9
  1.2 充填开采研究现状  9-12
    1.2.1 充填开采岩层控制机理研究现状  9
    1.2.2 煤矿充填现状  9-12
  1.3 充填新技术  12-13
    1.3.1 条带充填开采的技术原理  12
    1.3.2 宽条带充填全柱开采方法  12-13
    1.3.3 巷柱式充填开采  13
  1.4 房柱式开采的研究现状  13-17
    1.4.1 煤房设计概述  14
    1.4.2 煤柱设计概述  14-15
    1.4.3 煤柱载荷及煤柱强度  15-17
  1.5 研究的主要内容及思路  17-18
2 充填材料讨论  18-29
  2.1 矸石粒级配比及强度分析  18-21
    2.1.1 试验条件  18-20
    2.1.2 试验结果  20-21
    2.1.3 试验结果分析及结论  21
  2.2 风积砂特性分析  21-26
    2.2.1 粒径分析  21-24
    2.2.2 物理力学指标分析  24-25
    2.2.3 风积砂的化学成分分析  25
    2.2.4 风积砂单独充填特性分析  25-26
  2.3 风积砂胶结可充性分析  26-28
    2.3.1 风积砂胶结充填配比综述  26-27
    2.3.2 榆林地区胶结充填方式讨论  27-28
  2.4 本章小结  28-29
3 榆卜界矿覆岩结构分析  29-37
  3.1 研究区概述  31
  3.2 覆岩结构分析  31-36
    3.2.1 关键层理论概述  31-33
    3.2.2 关键层层位计算  33-36
  3.3 本章小结  36-37
4 房、柱尺寸设计及煤柱破坏分析  37-50
  4.1 房、柱尺寸计算  37-42
    4.1.1 煤房跨度计算  37-38
    4.1.2 煤房尺寸计算的修正  38-40
    4.1.3 煤柱尺寸的计算  40-42
  4.2 煤柱破坏分析  42-48
    4.2.1 裂隙尖端应力集中  42-45
    4.2.2 含裂隙煤柱强度分析  45-47
    4.2.3 煤柱破坏分析  47-48
  4.3 本章小结  48-50
5 充填与未充填数值模拟对比  50-60
  5.1 数值模拟手段介绍  50-51
  5.2 模型的建立  51-53
    5.2.1 模型参数的选取  51-52
    5.2.2 模型边界条件及单元划分  52-53
  5.3 未充填与充填对比分析  53-59
  5.4 本章小结  59-60
6 充填开采参数计算及数值模拟分析  60-83
  6.1 充填体强度影响  60-66
    6.1.1 充填体强度分析  60-61
    6.1.2 数值模拟参数选取  61-62
    6.1.3 数值模拟结果及回归分析  62-66
  6.2 充满率对充填效果的影响分析  66-69
    6.2.1 充满率范围讨论  66-67
    6.2.2 数值模拟结果及回归分析  67-69
  6.3 煤柱强度分析及房柱尺寸设计  69-75
    6.3.1 煤柱强度分析  69-70
    6.3.2 房、柱尺寸设计  70-72
    6.3.3 数值模拟结果及回归分析  72-75
  6.4 充填开采参数的选取  75-76
  6.5 房式部分充填方式选择  76-81
    6.5.1 数值计算模型  76
    6.5.2 开采方案设计  76-79
    6.5.3 数值模拟结果及分析  79-81
    6.5.4 经济社会效益对比  81
  6.6 本章小结  81-83
7 论文主要结论及展望  83-85
  7.1 主要结论  83-84
  7.2 进一步研究展望  84-85
参考文献  85-91
致谢  91

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山开采 > 煤矿开采 > 地下开采方法 > 充填式采煤法
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