發(fā)布時間：2020-05-17 02:27

【摘要】：本論文以貴州五輪山煤業(yè)有限公司五輪山煤礦8#煤層1805工作面為研究區(qū)域。該煤層存在瓦斯抽放難度大的問題,在進行瓦斯抽放之后,仍有局部區(qū)域瓦斯含量高于8m~3/t。通過對1805工作面8煤頂板冒落帶、裂隙帶及彎曲下沉帶的高度劃分和發(fā)育情況研究,獲得8煤頂板上覆巖層變形與破壞發(fā)育規(guī)律,指導(dǎo)五輪山煤礦8#煤層頂板防治水工作以及上部鄰近煤層6#煤層瓦斯抽采,加強對8#煤層及上部可采煤層瓦斯的管理,也為類似開采條件的煤礦提供指導(dǎo)。為了掌握煤層上覆巖受開挖影響的移動規(guī)律,對開挖過程進行FLAC3D數(shù)值模擬研究,分析了開挖過程中煤層上覆巖的應(yīng)力、位移、塑性變形變化規(guī)律。煤層開采后,沿煤層走向剖面,上覆巖層的應(yīng)力分布形態(tài)為梯形,從中心往兩邊腳應(yīng)力逐漸增大;垂直應(yīng)力為圓角矩形,矩形范圍隨著開挖深度的增加而增大;水平截面上,隨著距頂板垂直高度的增加,垂直應(yīng)力形態(tài)分布呈現(xiàn)為橢圓形;上覆巖層的總位移主要為向下位移,并且向采空區(qū)中心靠攏。根據(jù)現(xiàn)場情況及經(jīng)驗公式計算出裂隙帶預(yù)計最大高度為36.8m,觀測鉆孔開孔位置選擇在1805工作面運順5#鉆場頂板,開孔高度2.4m,布置3個觀測鉆孔,采用YTJ-20型巖層探測記錄儀鉆孔攝像法進行靜態(tài)觀測。采用WBD-1型網(wǎng)絡(luò)并行電法進行動態(tài)監(jiān)測,監(jiān)測鉆孔開孔位置選擇在1805工作面運順1#鉆場頂板,1號探測孔為仰角孔,鉆孔實際仰角為64,與巷道之間夾角為60,偏向工作面內(nèi)一側(cè),用于監(jiān)測裂隙帶發(fā)育過程。2號鉆孔與1號鉆孔處于同一開孔位置,仰角為34°,與巷道之間夾角60°,偏向工作面內(nèi)一側(cè),用于監(jiān)測冒落帶發(fā)育過程。兩種方法相互印證,實現(xiàn)區(qū)域動態(tài)監(jiān)測與局部靜態(tài)觀測相結(jié)合,確定采動后冒落帶的發(fā)育高度為7~9m,裂隙帶的發(fā)育高度為30~37 m,頂板巖層37m以上段巖層為彎曲下沉帶。8號煤層頂板沒有巖層形成起決定性作用的主關(guān)鍵層,8.07m細砂巖為主關(guān)鍵層,此主關(guān)鍵層決定1805采空區(qū)冒落帶高度;此巖層在回采過程中破斷,造成頂板滑落失穩(wěn)變形,形成8煤采空區(qū)與鄰近層6-3煤層的瓦斯涌出通道,6-3煤層瓦斯大量涌入1805工作面采空區(qū)。
【圖文】：

貴州大學(xué)碩士學(xué)位論文 五輪山礦 1805 工作面頂板“三帶”發(fā)育規(guī)律研究3 采動應(yīng)力場演化 FLAC3D數(shù)值模擬本文使用 FLAC3D數(shù)值模擬軟件對 1805 工作面采掘過程中上覆巖層的應(yīng)力變化以及裂隙發(fā)育過程進行模擬研究，F(xiàn)LAC3D采用了顯式拉格朗日算法和混合-離散分區(qū)技術(shù)，能夠非常準確地模擬材料的塑性破壞和流動。該軟件基于有限差分法理論分析巖土體內(nèi)部的變形和破壞機理大大提高了工程項目的目的性和準確度，提高生產(chǎn)率，降低勞動成本。3.1 模型建立本次模擬以五輪山煤礦 1805 工作面作為對象，在對礦井開采現(xiàn)場情況深入分析并加以抽象和合理簡化的基礎(chǔ)上，針對涉及巖層多是層狀的情況，采用 Brick模型，，巖性相近的歸位一組巖層。如圖 3-1。

圖（f）開挖 120m 垂直應(yīng)力圖（走向剖面）圖 3-2 沿走向剖面的垂直應(yīng)力分布圖隨著采煤工作面連續(xù)推進，由于煤層的采出，致使采空區(qū)頂板覆巖的應(yīng)力發(fā)生區(qū)域性變化，從圖上可以看出，應(yīng)力集中區(qū)域為藍色部分，卸壓區(qū)域為圖上紅色部分，圖中的對稱壓力分布區(qū)域位于采空區(qū)的上部，壓力主要集中在兩邊腳，壓力集中區(qū)域主要分布在采煤工作面區(qū)域及其周邊即將要開采區(qū)域，而卸壓區(qū)域隨著采煤工作面的推進而不斷擴大，但是壓力最為集中的區(qū)域仍是兩邊腳。由圖中可見，煤層前方巖層在開挖過程中經(jīng)歷了如下狀態(tài)：壓力平衡—壓力平衡變化—壓力集中頂峰—卸壓—卸壓平衡。在此過程中上覆巖層卸壓區(qū)域的高度最終將維持在一定高度。模擬進行下一步，從開切眼位置作出傾向剖面，從而分析垂直方向的受力情況，更為深入了解隨著采面的不斷推進，老采空區(qū)的發(fā)育情況。不同開挖深度下開切眼處圍巖的傾向剖面垂直應(yīng)力情況如圖 3-3。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD327.2

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭兵兵;孫文標(biāo);劉長武;;煤層開采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度研究綜述[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2015年17期

2 黃鈴;王軍;吳德義;;巨厚砂巖頂板“三帶”范圍的數(shù)值模擬與界定[J];安徽建筑大學(xué)學(xué)報;2015年02期

3 楊國勇;陳超;高樹林;馮波;;基于層次分析-模糊聚類分析法的導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度研究[J];采礦與安全工程學(xué)報;2015年02期

4 張軍勝;;基于鉆孔電視探測技術(shù)的冒落帶發(fā)育高度確定[J];煤炭技術(shù);2015年03期

5 柴敬;汪志力;劉文崗;張渤;李毅;袁強;;采場上覆關(guān)鍵層運移的模擬實驗檢測[J];煤炭學(xué)報;2015年01期

6 張世青;魏春臣;郁志偉;劉亞東;霍利杰;;近水平煤層綜放開采導(dǎo)水裂隙帶高度研究[J];煤炭工程;2014年11期

7 晉新林;;古礦15~#煤層“三帶”裂隙發(fā)育規(guī)律研究[J];能源與節(jié)能;2014年09期

8 熊祖強;王曉蕾;劉成威;李回貴;;一次采全高綜采工作面覆巖冒落帶動態(tài)發(fā)育特征[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2014年S2期

9 劉金凱;張春雷;霍利杰;趙健健;張世青;李琪;;近水平煤層大采高綜放開采冒落帶高度研究[J];煤礦安全;2014年07期

10 呂文宏;;覆巖頂板導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度模擬與實測[J];西安科技大學(xué)學(xué)報;2014年03期

本文編號：2667771