本文關(guān)鍵詞：深孔預(yù)裂弱化頂板技術(shù)在余吾礦的研究與應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 堅(jiān)硬頂板 理論研究 數(shù)值模擬 方案設(shè)計(jì) 礦壓觀(guān)測(cè)

【摘要】：本文針對(duì)堅(jiān)硬頂板弱化處理展開(kāi)了相應(yīng)的理論研究、數(shù)值模擬、工程實(shí)施和實(shí)施效果監(jiān)測(cè)。首先,根據(jù)現(xiàn)行弱化處理堅(jiān)硬頂板的工程方法,選擇深孔預(yù)裂切頂方案,劃分頂板堅(jiān)硬級(jí)別,并根據(jù)相關(guān)爆破理論計(jì)算點(diǎn)爆破形成的兩區(qū)(粉碎區(qū)、裂隙區(qū))破壞半徑,完成基礎(chǔ)性的理論研究�；谏鲜隼碚撗芯拷Y(jié)果,展開(kāi)對(duì)單孔和炮孔組的細(xì)化研究,考慮影響單孔及炮孔組爆破效果的設(shè)計(jì)參數(shù),包括:不耦合系數(shù)、孔間距、組間距、裝藥結(jié)構(gòu)和藥包切縫寬度。理論研究各參數(shù)對(duì)爆破效果的影響情況,并結(jié)合實(shí)際情況確定出各參數(shù)的合理取值范圍。其次,根據(jù)理論計(jì)算的各設(shè)計(jì)參數(shù)的合理取值范圍,結(jié)合N1202工作面實(shí)際工程背景,運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA軟件分別對(duì)各參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)值模擬,通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的對(duì)比及分析,確定出此工作面合理的爆破設(shè)計(jì)參數(shù)。然后,基于前述章節(jié)的理論計(jì)算和數(shù)值模擬成果,確定出N1202工作面頂板弱化處理方案,對(duì)頂板實(shí)施弱化處理。過(guò)程中記錄分析頂煤垮落情況、窺視對(duì)比爆破前后孔壁差異、與未處理工作面對(duì)比分析瓦斯和CO釋放濃度,明確頂板弱化效果。最后,對(duì)N1202工作面進(jìn)行礦壓觀(guān)測(cè),在工作面和順槽布置測(cè)線(xiàn)和測(cè)站,記錄支架工作阻力、明確工作面初次來(lái)壓強(qiáng)度及步距、監(jiān)測(cè)巷道表面位移,綜合分析是否達(dá)到頂板弱化處理的預(yù)期效果和目的。本文研究結(jié)論:①根據(jù)頂板各巖性的物理力學(xué)參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn),對(duì)頂板分級(jí),通過(guò)梁模型和薄板模型適用性比較分析,得出兩理論模型均適合N1202工作面。并運(yùn)用關(guān)鍵層理論,求出頂板上覆均布載荷q,預(yù)計(jì)來(lái)壓步距。并根據(jù)爆破理論計(jì)算出各巖層破壞區(qū)半徑。②根據(jù)N1202工作面實(shí)際情況和數(shù)值模擬結(jié)果,確定出爆破設(shè)計(jì)參數(shù),徑向不耦合系數(shù)的合理設(shè)計(jì)范圍確定為1.15-1.5時(shí),單孔爆生裂隙區(qū)半徑為1.5m-3m,單組炮孔起爆時(shí)爆生裂隙區(qū)半徑為3.5m。故組內(nèi)孔間距設(shè)計(jì)取值范圍為3-6m,組間距設(shè)計(jì)取值范圍為取7-8m,能確�？组g形成貫穿裂隙,利于工作面頂板炮孔布置設(shè)計(jì)。另外,若對(duì)藥包或者孔壁進(jìn)行切縫或切槽處理,可以增強(qiáng)定向貫穿效果。故通過(guò)計(jì)算得出藥包切槽寬度取15mm并進(jìn)行模擬,表明切縫對(duì)爆生初始裂隙和高能射流具有導(dǎo)向作用。③通過(guò)礦壓觀(guān)測(cè),結(jié)果表明:頂板實(shí)施弱化處理后,N1202初次來(lái)壓步距平均為27m,與未經(jīng)頂板弱化處理工作面N1205對(duì)比,初次來(lái)壓步距縮短近15m,平均來(lái)壓強(qiáng)度有所降低且來(lái)壓期間支架工作阻力均滿(mǎn)足額定工作阻力要求,巷道表面位移量小,利于減小超前支護(hù)強(qiáng)度和有效降低護(hù)巷要求。
【關(guān)鍵詞】：堅(jiān)硬頂板 理論研究 數(shù)值模擬 方案設(shè)計(jì) 礦壓觀(guān)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TD327.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 堅(jiān)硬頂板控制措施及處理方法13-15
• 1.2.2 國(guó)外針對(duì)堅(jiān)硬頂板研究進(jìn)展15-16
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)針對(duì)堅(jiān)硬頂板研究進(jìn)展16-19
• 1.3 研究目的、內(nèi)容、方法、技術(shù)路線(xiàn)19-22
• 1.3.1 研究目的、內(nèi)容19-20
• 1.3.2 研究方法、技術(shù)路線(xiàn)20-22
• 第二章 堅(jiān)硬頂板理論分析及計(jì)算22-44
• 2.1 引言22
• 2.2 堅(jiān)硬頂板力學(xué)特性、分級(jí)22-26
• 2.2.1 堅(jiān)硬頂板物理力學(xué)參數(shù)測(cè)定試驗(yàn)22-24
• 2.2.2 基本頂頂板判別及分級(jí)24-26
• 2.3 頂板上覆巖層關(guān)鍵層判定及頂板處理前來(lái)壓步距預(yù)計(jì)26-35
• 2.3.1 工作面頂板上覆巖層關(guān)鍵層判定26-31
• 2.3.2 基本頂初次垮落斷距理論計(jì)算31-35
• 2.4 頂板巖層巖石爆破理論模型35-36
• 2.4.1.彈性理論模型35-36
• 2.4.2 斷裂力學(xué)理論模型36
• 2.4.3 斷裂損傷模型36
• 2.5 頂板巖層爆破破巖過(guò)程及成縫機(jī)理研究36-39
• 2.5.1 爆破破巖過(guò)程36-37
• 2.5.2 成縫機(jī)理37-39
• 2.6 頂板巖層爆破破裂區(qū)理論研究39-42
• 2.6.1 巖層中柱狀裝藥爆破沖擊波初始?jí)毫τ?jì)算39
• 2.6.2 沖擊動(dòng)載作用下巖石破壞準(zhǔn)則39-40
• 2.6.3 破裂區(qū)半徑計(jì)算40
• 2.6.4 工程實(shí)例計(jì)算40-42
• 2.7 本章小結(jié)42-44
• 第三章 深孔爆破參數(shù)理論研究44-58
• 3.1 引言44
• 3.2 徑向不耦合系數(shù)理論研究及取值范圍確定44-49
• 3.2.1 不耦合系數(shù)和孔壁初始?jí)毫Φ睦碚撽P(guān)系44-47
• 3.2.2 不耦合系數(shù)與其他爆破效果因素的理論關(guān)系47-49
• 3.3 炮孔間距對(duì)爆破效果影響理論研究49-51
• 3.3.1 炮孔間距理論計(jì)算49-50
• 3.3.2 工程實(shí)例計(jì)算50-51
• 3.4 裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)爆破效果的影響理論研究及確定51-53
• 3.5 切縫寬度對(duì)爆破效果的影響理論研究及確定53-57
• 3.5.1 切槽孔、切縫藥包定向斷裂頂板機(jī)理54
• 3.5.2 切縫寬度理論計(jì)算54-56
• 3.5.3 工程實(shí)例計(jì)算56-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 第四章 頂板預(yù)裂爆破參數(shù)確定數(shù)值模擬58-84
• 4.1 引言58
• 4.2 LS-DYNA數(shù)值模擬程序算法58-59
• 4.2.1 程序算法分析58
• 4.2.2 程序方程58-59
• 4.3 建模及參數(shù)確定59-62
• 4.3.1 巖石模型單元參數(shù)60
• 4.3.2 藥卷模型單元參數(shù)60-61
• 4.3.3 間隔介質(zhì)單元參數(shù)61
• 4.3.4 填塞材料單元參數(shù)61-62
• 4.4 模擬結(jié)果及相關(guān)分析62-82
• 4.4.1 不同徑向不耦合系數(shù)模擬結(jié)果分析62-69
• 4.4.2 不同組內(nèi)孔間距模擬結(jié)果分析69-76
• 4.4.3 不同炮孔組組間距模擬結(jié)果分析76-80
• 4.4.4 藥包切縫寬度模擬結(jié)果分析80-82
• 4.5 本章小結(jié)82-84
• 第五章 深孔爆破預(yù)裂頂板技術(shù)工程應(yīng)用及實(shí)踐84-94
• 5.1 引言84
• 5.2 工程概況84-87
• 5.2.1 工作面位置及四鄰情況84-85
• 5.2.2 地質(zhì)概況85
• 5.2.3 瓦斯、煤層情況85
• 5.2.4 工作面巷道布置及支護(hù)85-86
• 5.2.5 采煤方法及回采工藝86-87
• 5.3 頂板弱化方案設(shè)計(jì)87-92
• 5.3.1 弱化高度計(jì)算87-88
• 5.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)88
• 5.3.3 設(shè)計(jì)圖紙及炮孔參數(shù)88-91
• 5.3.4 工程設(shè)備及火工品91-92
• 5.4 本章小結(jié)92-94
• 第六章 堅(jiān)硬頂板處理后效果分析94-106
• 6.1 引言94
• 6.2 頂板處理后基本頂初次來(lái)壓步距預(yù)計(jì)94-95
• 6.3 深孔預(yù)裂頂板期間頂煤（頂板）下沉垮落情況95-96
• 6.4 炮孔爆破效果前后對(duì)比分析96-99
• 6.5 爆破期間及頂板初次來(lái)壓期間瓦斯、CO涌出量分析99-105
• 6.5.1 爆破期間瓦斯、CO涌出量監(jiān)測(cè)99-102
• 6.5.2 工作面初采期間瓦斯、CO涌出量監(jiān)測(cè)102-105
• 6.6 本章小結(jié)105-106
• 第七章 工作面頂板垮落數(shù)值模擬及后期礦壓觀(guān)測(cè)106-118
• 7.1 引言106
• 7.2 觀(guān)測(cè)目的及測(cè)點(diǎn)布置106-109
• 7.2.1 工作面及巷道礦壓觀(guān)測(cè)目的106
• 7.2.2 觀(guān)測(cè)內(nèi)容106-107
• 7.2.3 工作面測(cè)線(xiàn)布置情況107
• 7.2.4 工作面兩巷收斂變形測(cè)點(diǎn)布置107-109
• 7.3 礦壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析109-113
• 7.3.1 直接頂初次來(lái)壓情況109-110
• 7.3.2 基本頂初次來(lái)壓情況110-113
• 7.4 巷道表面位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析113-116
• 7.5 本章小結(jié)116-118
• 第八章 結(jié)論與展望118-122
• 8.1 結(jié)論118-119
• 8.2 展望119-122
• 參考文獻(xiàn)122-128
• 致謝128-130
• 附錄A：攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文130
• 附錄B：攻讀碩士期間參與的科研項(xiàng)目130

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本文編號(hào)：1048643