在煤礦生產(chǎn)過程中,陷落柱的存在嚴(yán)重影響著采區(qū)和工作面的布置,降低了煤炭采出率,減小了礦井服務(wù)年限,威脅著礦井安全生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計在所有礦井突水事故中,陷落柱突水造成的直接經(jīng)濟(jì)損失最大。因此研究陷落柱的發(fā)育特征和陷落柱突水機(jī)理對提高礦井生產(chǎn)安全,合理布置采區(qū)和工作面,提高煤炭采出率等有重要的意義。本篇論文主要對底板隱伏陷落柱的活化突水情況進(jìn)行研究,主要工作和結(jié)論如下:（1）結(jié)合相關(guān)力學(xué)知識,研究分析了陷落柱和柱體周邊圍巖的應(yīng)力分布及陷落柱在自重、圍巖應(yīng)力、地下水壓等條件下的應(yīng)力分布公式,并推導(dǎo)出陷落柱活化導(dǎo)水的判據(jù)和底板隱伏陷落柱活化導(dǎo)水情況下的圍巖滲透寬度、周邊塑性破壞寬度、巷道底板開采破壞深度,并給出突水判據(jù)。（2）運(yùn)用FLAC 3D數(shù)值模擬軟件模擬分析了采動條件下底板隱伏陷落柱頂部與工作面底板之間巖層的不同巖性組合及底板隱伏陷落柱在工作面底板的位置對陷落柱活化突水的影響。通過模擬發(fā)現(xiàn):“軟硬軟硬”和“硬軟硬軟”組合的阻水性能最好,“軟硬軟”和“硬軟硬”組合次之,“軟-硬”和“硬-軟”組合的阻水性能相比之下最差,最易發(fā)生突水;相同條件下,位于工作面的側(cè)下方的底板隱伏陷落柱比位于工作面的中... 

【文章來源】：山東科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１技術(shù)路線圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｅ?ｍａｐ??

Ｆｉｇ．２．１?ｓｔｒｅｓｓ?ａｎａｌｙｚｉｎｇ?ｏｆ?ｈａｌｆ?ｒｏｏｍａｇｅ?ｂｏｄｙ??乃就是承壓水對陷落柱填充物的有效沖擊力，力的作用面認(rèn)為是個平面，??面的上部認(rèn)為是一個半無限體，如圖２．１?（ａ）所示，這個半無限體下部承受均??勻載荷即承壓水水力。將這一半無限體上的法向應(yīng)力設(shè)為６，由彈性理論得：??Ｐ，?ｆ（＼－２Ｍ）Ｒ?３ｒ２ｚ??式（２．２６〉??式（２．２７）??３／＾ｚ３??Ｇｚ?＂?２７ｒＲ５?式（２．２８）??式中，ｚ?柱坐標(biāo)Ｚ軸坐標(biāo)值；ｒ——水平軸向長度，大小等于；??Ｒ——空間長度，大小等于％／ｒ２＋ｚ２??上式可以用疊加法處理。見圖２？丨（ｂ），對半無限體內(nèi)一點(diǎn)Ａ坐標(biāo)為（ｒ，ｚ），??其在表面的投影為Ｍ，取微分面積＝?ｓ辦／Ａ，可得Ａ點(diǎn)應(yīng)力：??°■，筆式（１２９）??Ｐ．?ｒｒＪ＼－２／ｕ）?３ｒ２ｚ?

內(nèi)的填充物的隔水性能不強(qiáng)或發(fā)生剪切破壞而引發(fā)活化導(dǎo)水。??２．２．１陷落柱與圍巖發(fā)生相互錯動而活化導(dǎo)水判據(jù)??對于這一條件下的活化導(dǎo)水，我們可以采用極限平衡原理來研究，如圖２．２??所示，圓柱形陷落柱，圓面周長／，膠結(jié)層厚度為仏膠結(jié)層下表面與地面的距??離為Ｉ，ｉ？是邊界單元面上的極限垂直剪切應(yīng)力。??Ｖ—?—??Ｚ??ｈ??圖２．２柱體剪切應(yīng)力圖??Ｆｉｇ．２．２?Ｓｈｅａｒ?ｓｔｒｅｓｓ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ?ｏｎ?ｋａｒｓｔ?ｃｏｌｌａｐｓｅ?ｃｏｌｕｍｎ??根據(jù)庫倫準(zhǔn)則公式可得：??ｒ?＝?ｃ?＋?ｃｒｒｔａｎ＾?式（２．３９）??式中，ｃ——泥石膠結(jié)層與圍巖的粘聚力；彡——內(nèi)摩擦角。??則柱體邊界上的抗剪力為：??Ｑ?＝?ｃｌｈ?＋?ａｒｌｈｉｍ＜ｔ＞?式（２．４０）??陷落柱受到底部承壓水向上的力Ｐ。，若柱體和頂部巖層的重力為％??承壓水作用界面面積為＆那么承壓水作用界面上的載荷為??１３??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]礦井深部煤層底板采動效應(yīng)的巖體結(jié)構(gòu)控制機(jī)理研究[D]. 翟曉榮.安徽理工大學(xué) 2015
[2]陷落柱活化導(dǎo)水機(jī)理研究[D]. 許進(jìn)鵬.山東科技大學(xué) 2006

碩士論文
[1]太灰疏放對陷落柱活化導(dǎo)水的影響及監(jiān)測預(yù)警[D]. 張迪.中國礦業(yè)大學(xué) 2016
[2]深部煤層開采底板破壞特征研究[D]. 李鋒.河北工程大學(xué) 2012
[3]遺傳算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在煤礦突水預(yù)測中的應(yīng)用研究[D]. 喬育鋒.西安建筑科技大學(xué) 2011



本文編號：3498330