本文選題：緩傾斜　切入點(diǎn)：中厚煤層　出處：《重慶大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì),隨著我國(guó)新一輪經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的布局與發(fā)展,煤炭資源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中依舊占有較高的比重。其中煤礦開采中的地層應(yīng)力變化及安全開采已越來越受到人們的關(guān)注。煤礦開采過程中,巷道的掘進(jìn)及工作面的回采,都會(huì)使得煤層圍巖應(yīng)力場(chǎng)重新分布。采場(chǎng)圍巖的應(yīng)力受采動(dòng)影響,原有應(yīng)力平衡被破壞,巷道圍巖的結(jié)構(gòu)及承載能力受到一定的影響,某些應(yīng)力集中區(qū)還會(huì)造成圍巖的變形失穩(wěn)、甚至出現(xiàn)煤巖體的破碎、巖爆及突出,直接影響煤炭的正常生產(chǎn)。因此,采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)的監(jiān)測(cè)、控制及研究,逐漸成為與煤炭開采并存的問題之一,受到人們的普遍關(guān)注。本文以川煤集團(tuán)白皎煤礦為背景,研究了該礦緩傾斜煤層開采過程中回采巷道圍巖應(yīng)力場(chǎng)的時(shí)空演化規(guī)律,并對(duì)覆巖破裂規(guī)律進(jìn)行了分析,為工作面的安全高效開采提供了一定的理論依據(jù)和技術(shù)支持。本文運(yùn)用有限差分軟件FLAC3D,對(duì)緩傾斜中厚煤層的開采過程進(jìn)行模擬,分析了不同采距下采場(chǎng)圍巖的應(yīng)力位移變化,研究了采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)的時(shí)空演化規(guī)律深入探討了覆巖破斷移動(dòng)變形規(guī)律。論文的主要工作和取得的研究成果如下:①在前人研究成果的基礎(chǔ)上,從理論上對(duì)緩傾斜中厚煤層開采后的煤巖體應(yīng)力、垮落形態(tài)、破壞裂隙擴(kuò)展等機(jī)理進(jìn)行分析。并系統(tǒng)研究了采場(chǎng)覆巖“三帶”的分布及影響高度、范圍的確定;分析了覆巖破斷的應(yīng)力學(xué)模型;對(duì)裂隙場(chǎng)的空間形態(tài)進(jìn)行理論描述。②將現(xiàn)場(chǎng)鉆取的巖石樣本進(jìn)行加工,制作成實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)試件,通過巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)得到試件的一般抗壓強(qiáng)度為39.13MPa;通過Mohr極限應(yīng)力圓理論及巖石破斷角θ計(jì)算得出三組試件的參數(shù)黏聚力c,取平均值為7.95MPa。結(jié)合室內(nèi)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)及白皎礦地質(zhì)情況得出煤系地層的物理力學(xué)特性,為數(shù)值模擬提供材料參數(shù)支持。③運(yùn)用有限差分軟件FLAC3D對(duì)緩斜中厚煤層開采進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明:應(yīng)力場(chǎng)受采動(dòng)影響而變化,采面推進(jìn)50m時(shí),上山保護(hù)煤柱附近圍巖最大垂向應(yīng)力達(dá)到50.33MPa;回采150m時(shí)垂向應(yīng)力增大為66.58MPa,與采面未開挖前初始應(yīng)力18.24MPa比較,增大了48.34MPa,頂板最大下沉量達(dá)20.30cm。該處現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)最大位移下沉量為24.80cm,模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值較吻合。④對(duì)圍巖應(yīng)力現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,隨著工作面的推進(jìn),對(duì)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的影響越來越明顯,垂直應(yīng)力逐漸變大、且應(yīng)力變化速率隨開挖距離的接近而逐漸加快;頂板覆巖及底板巖層的移動(dòng)變形逐漸增大。
[Abstract]:In the 21st century, with the layout and development of China's new economic structure, The coal resources still occupy a high proportion in the national economy. The change of stratum stress and safe mining in coal mining have been paid more and more attention. In the process of coal mining, the tunneling of roadway and the mining of working face are paid more and more attention. The stress of surrounding rock of stope is affected by mining movement, the original stress balance is destroyed, and the structure and bearing capacity of roadway surrounding rock are affected to some extent. Some stress concentration areas will cause the deformation and instability of surrounding rock, even the breakage of coal and rock mass, rock burst and outburst, which will directly affect the normal production of coal. Therefore, the monitoring, control and study of mining stress field, This paper, taking Baijiao Coal Mine of Sichuan Coal Group as background, studies the time and space evolution law of surrounding rock stress field of roadway in the mining process of slowly inclined coal seam. The fracture law of overburden rock is analyzed, which provides certain theoretical basis and technical support for safe and efficient mining of coal face. In this paper, the mining process of gently inclined medium thick coal seam is simulated by using finite-difference software FLAC3D. The variation of stress and displacement in surrounding rock of stope under different mining distances is analyzed. In this paper, the temporal and spatial evolution of mining stress field is studied, and the deformation law of overburden fracture movement is deeply discussed. The main work and the research results obtained in this paper are as follows: 1. Based on the previous research results, This paper theoretically analyzes the mechanism of coal and rock mass stress, collapse form and fracture expansion after mining of gently inclined medium thick coal seam, and systematically studies the distribution of "three zones" of overburden rock in stope and the determination of influence height and range. The stress model of overburden rock fracture is analyzed, and the space shape of fracture field is described theoretically. The general compressive strength of the specimen is 39.13 MPA through rock mechanical property test, and the cohesion force of three groups of specimens is calculated by Mohr limit stress circle theory and rock fracture angle 胃, the average value is 7.95 MPa, combined with indoor physical mechanics. The physical and mechanical properties of coal measure strata are obtained by qualitative tests and geological conditions of Baijiao Mine. To provide material parameter support for numerical simulation, using finite difference software FLAC3D to simulate mining of gently inclined medium thick coal seam. The results show that the stress field changes under the influence of mining movement, and the mining face advances 50 m. The maximum vertical stress of surrounding rock near the coal pillar is 50.33 MPA, and the vertical stress increases to 66.58 MPA at 150 m after mining, which is compared with the initial stress 18.24MPa before the mining face is not excavated. The maximum subsidence of roof is increased to 20.30 cm, and the measured maximum displacement is 24.80 cm. The simulation results are in good agreement with the measured values. 4. The field monitoring data and numerical simulation results of surrounding rock stress are compared and analyzed with the advance of the working face. The effect on the fixed monitoring points is more and more obvious, the vertical stress becomes larger, and the change rate of the stress increases with the distance of excavation, and the moving deformation of the roof overburden and the bottom rock layer increases gradually.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD823.252;TD31

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本文編號(hào)：1654831