【摘要】：為滿(mǎn)足工廣保護(hù)煤柱回收同時(shí)保證礦井安全生產(chǎn)的需要,本文以回收兗礦集團(tuán)南屯煤礦工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱為工程背景,采用物理模擬、力學(xué)分析、數(shù)值模擬等方法,系統(tǒng)研究了固體充填開(kāi)采控制井筒采動(dòng)變形規(guī)律及機(jī)理。通過(guò)物理模擬分析了固體充填和垮落法回收保護(hù)煤柱過(guò)程中井筒主要變形形式并基于此建立采動(dòng)影響下井筒受力模型,得到井筒的受力計(jì)算公式和充填區(qū)域各處臨界充實(shí)率。采用數(shù)值模擬手段分析了極近距離煤層充實(shí)率控制井筒采動(dòng)變形的規(guī)律為選擇南屯礦極近距離煤層合理充實(shí)率方案提供依據(jù)。最后根據(jù)力學(xué)分析和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行充實(shí)率方案的工程設(shè)計(jì),并對(duì)充填方案下井筒變形進(jìn)行預(yù)計(jì)分析。論文主要取得以下幾方面的研究成果:(1)通過(guò)建立極近距離煤層采動(dòng)下的充填和垮落物理相似模型,對(duì)比分析兩種開(kāi)采條件下的井筒運(yùn)移規(guī)律、變形特征、應(yīng)力變化特征,揭示了充填開(kāi)采控制井筒變形的機(jī)理。(2)根據(jù)井筒在采動(dòng)過(guò)程中的變形特征,建立了相對(duì)應(yīng)的力學(xué)模型,并基于采動(dòng)影響在巖體內(nèi)部的傳播規(guī)律和“等價(jià)采高”理論,推導(dǎo)出充填開(kāi)采條件下井筒附近位移場(chǎng)、變形場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的表達(dá)式和固體充填控制井筒變形的臨界充實(shí)率表達(dá)公式。(3)采用ABAQUS數(shù)值模擬軟件,研究了不同充實(shí)率方案下井筒采動(dòng)變形規(guī)律與應(yīng)力分布特征,揭示了上下煤層充實(shí)率協(xié)同控制井筒變形的規(guī)律,為極近距離煤層充填開(kāi)采控制井筒變形的充實(shí)率設(shè)計(jì)提供了重要的理論依據(jù)。(4)在優(yōu)化設(shè)計(jì)充實(shí)率方案基礎(chǔ)上,采用基于概率法的軟件預(yù)計(jì)分析該方案下井筒各埋深處的變形情況。通過(guò)預(yù)計(jì)變形結(jié)果得到井筒豎向壓縮變形最大值為1.85mm/m,井筒傾斜變形最大值為0.35mm/m,均未超過(guò)井筒設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。
【圖文】：

0 4 8 12 16 20相似應(yīng)力/kPa圖2-2 充填體相似材料制作 圖2-3 相似材料與充填矸石應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系對(duì)比圖Figure 2-2 Production of similar materials Figure 2-3 Comparison of stress strain elationshipsbetween similar materials and the gangue（4）相似材料參數(shù)設(shè)計(jì)依照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

完成物體的運(yùn)動(dòng)追蹤，根據(jù)散斑隨模型表面變形并承載變形信息這一特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)定模型表面的隨機(jī)斑點(diǎn)作為識(shí)別點(diǎn)，以準(zhǔn)確描述模型的位移分布和運(yùn)跡。為了能夠監(jiān)測(cè)巖層表面各點(diǎn)位移情況，本次實(shí)驗(yàn)采用隨機(jī)噴散墨汁的方模型表面生成散斑圖，利用墨點(diǎn)（散斑）與模型表面顏色形成強(qiáng)烈對(duì)比以便系統(tǒng)進(jìn)行捕捉，并記錄模型運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TD823.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2680339