本文關(guān)鍵詞：大采高煤層注水對煤壁穩(wěn)定性影響研究

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【摘要】：安源煤礦大采高堅硬煤層工作面煤壁暴露面積大,易發(fā)生煤壁片幫,如何在確保煤壁穩(wěn)定的條件下合理的實施煤層注水技術(shù)成為一大難題。本文針對這一難題,對煤層注水大采高工作面煤壁穩(wěn)定性的影響進行研究,對大采高綜采工作面煤壁研究具有一定的理論意義和實用價值。首先,根據(jù)安源煤礦開采條件,分析大采高煤壁片幫破壞形式,研究采高、推進方向、支架圍巖關(guān)系等煤壁穩(wěn)定性影響因素,運用壓桿理論和Mises準(zhǔn)則分析煤壁片幫的原因及易片幫的位置,為煤層注水孔位置的選擇提供理論依據(jù)。然后,進行煤體含水率、吸水率及其物理力學(xué)性質(zhì)試驗,研究煤體物理力學(xué)參數(shù)與含水率的關(guān)系;建立不同含水率下煤樣破壞的本構(gòu)關(guān)系,分析了煤層注水對煤體的弱化作用和滲透作用。其次,研究了煤層注水后片幫機理,研究注水煤體的應(yīng)力能轉(zhuǎn)化與釋放對煤壁穩(wěn)定性的影響,運用FLAC3D模擬軟件建立綜采工作面模型,分析了不同含水率、不同孔距及不同注水壓力下工作面前方煤體的應(yīng)力、塑性區(qū)和壓縮率的演變過程。研究在不同情況下進行注水對煤體穩(wěn)定性的影響。研究得出了大采高綜采面煤層注水應(yīng)重點軟化煤層中下部,得出了合理煤層鉆孔布置及注水工藝參數(shù)。最后,將研究結(jié)果運用于安源煤礦4211綜采工作面現(xiàn)場試驗。結(jié)果證明,注水后工作面煤壁穩(wěn)定片幫,降低了煤層強度,同時注水后煤層裂隙增加提高了開采效率,塊煤率、回收率和產(chǎn)能,粉塵濃度大幅度降低,注水取得顯著的效果。
【關(guān)鍵詞】：大采高 煤層注水 煤壁穩(wěn)定性 FLAC~(3D)模擬
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD714.41;TD32
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 緒論7-15
• 1.1 選題背景及意義7
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀7-13
• 1.2.1 大采高煤壁片幫研究現(xiàn)狀7-9
• 1.2.2 煤層注水研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.3 水對煤體物理力學(xué)性質(zhì)影響的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究目的、內(nèi)容、方法和技術(shù)路線13-15
• 1.3.1 研究目的13
• 1.3.2 研究內(nèi)容13
• 1.3.3 研究方法13-14
• 1.3.4 技術(shù)路線14-15
• 2 安源煤礦大采高煤壁穩(wěn)定性分析15-27
• 2.1 安源煤礦4211工作面概況15
• 2.2 安源大采高工作面煤壁破壞形式分析15-17
• 2.3 工作面煤壁穩(wěn)定性影響因素分析17-20
• 2.3.1 采高的影響17-18
• 2.3.2 工作面推進方向的影響18-19
• 2.3.3 支架-圍巖關(guān)系的影響19
• 2.3.4 煤體物理力學(xué)性質(zhì)的影響19-20
• 2.4 壓桿理論分析煤壁穩(wěn)定性20-22
• 2.5 Mises準(zhǔn)則分析煤壁穩(wěn)定性22-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 3 水對煤體力學(xué)性質(zhì)影響分析27-40
• 3.1 含水率對煤體力學(xué)性質(zhì)的影響27-29
• 3.2 煤體力學(xué)性質(zhì)與含水率關(guān)系測試29-36
• 3.3 煤層注水機理研究36-39
• 3.3.1 水在煤層中的滲透作用機理36-37
• 3.3.2 水對煤體強度的弱化作用37-38
• 3.3.3 注水參數(shù)的確定38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 安源煤礦煤層注水片幫機理分析40-54
• 4.1 注水煤體中應(yīng)力能轉(zhuǎn)化與釋放分析40-43
• 4.1.1 煤體的彈性能形式及其轉(zhuǎn)化40-41
• 4.1.2 注水后煤體的彈性能釋放形式41-43
• 4.2 煤層注水的煤壁穩(wěn)定性分析43-44
• 4.3 安源煤層注水煤壁穩(wěn)定性數(shù)值模擬44-53
• 4.3.1 安源煤礦采場覆巖關(guān)鍵層計算45-47
• 4.3.2 數(shù)值模型建立47-49
• 4.3.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析49-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 5 大采高煤層注水工藝參數(shù)模擬分析54-74
• 5.1 孔隙壓力計算及注水壓力對煤壁穩(wěn)定性影響模擬54-62
• 5.1.1 注水孔壓力場的模擬54-56
• 5.1.2 注水壓力對煤壁穩(wěn)定性影響模擬56-62
• 5.2 含水率煤壁穩(wěn)定性影響模擬62-67
• 5.3 注水孔間距對煤壁穩(wěn)定影響模擬67-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 6 工程實例74-80
• 6.1 試驗工作面概況74
• 6.2 煤層注水方案設(shè)計74-77
• 6.3 實施效果分析77-79
• 6.4 本章小結(jié)79-80
• 7 結(jié)論與展望80-82
• 7.1 結(jié)論80-81
• 7.2 展望81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻83-88
• 附錄88

【參考文獻】

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1 龐葉青;熊偉;司書芳;李義敬;;新型化學(xué)漿液加固工藝的應(yīng)用[J];煤礦安全;2012年07期

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本文編號：585515