發(fā)布時(shí)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(jìn)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(duì)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(qiáng)對(duì)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(dòng)規(guī)律,對(duì)開挖過程進(jìn)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(chǎng)情況及經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出裂隙帶預(yù)計(jì)最大高度為36.8m,觀測(cè)鉆孔開孔位置選擇在1805工作面運(yùn)順5#鉆場(chǎng)頂板,開孔高度2.4m,布置3個(gè)觀測(cè)鉆孔,采用YTJ-20型巖層探測(cè)記錄儀鉆孔攝像法進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)。采用WBD-1型網(wǎng)絡(luò)并行電法進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)鉆孔開孔位置選擇在1805工作面運(yùn)順1#鉆場(chǎng)頂板,1號(hào)探測(cè)孔為仰角孔,鉆孔實(shí)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(cè)裂隙帶發(fā)育過程。2號(hào)鉆孔與1號(hào)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(cè)冒落帶發(fā)育過程。兩種方法相互印證,實(shí)現(xiàn)區(qū)域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與局部靜態(tài)觀測(cè)相結(jié)合,確定采動(dòng)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(hào)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(xì)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(dòng)應(yīng)力場(chǎng)演化 FLAC3D數(shù)值模擬本文使用 FLAC3D數(shù)值模擬軟件對(duì) 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(jìn)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(zhǔn)確地模擬材料的塑性破壞和流動(dòng)。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(jī)理大大提高了工程項(xiàng)目的目的性和準(zhǔn)確度，提高生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)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(duì)象，在對(duì)礦井開采現(xiàn)場(chǎng)情況深入分析并加以抽象和合理簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，針對(duì)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(jìn)，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?yàn)樗{(lán)色部分，卸壓區(qū)域?yàn)閳D上紅色部分，圖中的對(duì)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(jìn)而不斷擴(kuò)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(jìn)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(jìn)，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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD327.2

【參考文獻(xiàn)】

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