發(fā)布時間：2020-07-13 21:50

【摘要】：為深入認(rèn)識重復(fù)采動條件下工作面過斷層的礦壓規(guī)律,論文結(jié)合貴州某礦地質(zhì)條件,采用理論分析、相似模擬實(shí)驗(yàn)、計算機(jī)數(shù)值模擬與現(xiàn)場實(shí)測相結(jié)合的方法,系統(tǒng)研究重復(fù)采動條件下工作面過斷層礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,探討了工作面過斷層的技術(shù)措施,可為類似礦井的工作面過斷層開采條件提供一定參考。論文結(jié)合礦井地質(zhì)資料,應(yīng)用理論分析探討了上行開采的可行性;運(yùn)用“三帶”判別法、比值分析法、圍巖破壞法方法得出了該礦煤層上行重復(fù)開采可行;并分析了斷層滑移失穩(wěn)的力學(xué)特性。根據(jù)重復(fù)采動條件下工作面過斷層覆巖裂隙發(fā)育、覆巖運(yùn)動規(guī)律及斷層附近的應(yīng)力變化特征進(jìn)行了相似模擬實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:下煤層工作面開采引起覆巖裂隙大幅度發(fā)育,在斷層附近裂隙達(dá)到峰值,遠(yuǎn)離斷層區(qū)覆巖裂隙逐步壓實(shí)減小。重復(fù)采動工作面接近斷層的過程中,覆巖裂隙隨著與斷層距離的減小而逐漸上升,在斷層附近裂隙達(dá)到峰值;與單一煤層開采相比,覆巖裂隙發(fā)育更加充分,受斷層影響更為強(qiáng)烈。同時,斷層面正應(yīng)力、剪應(yīng)力與工作面的一次采動和重復(fù)采動呈現(xiàn)出各不相同的應(yīng)力變化特征。重復(fù)采動時隨著工作面靠近斷層,斷層面正應(yīng)力、剪應(yīng)力增大;當(dāng)工作面遠(yuǎn)離斷層后,其正應(yīng)力、剪應(yīng)力均大幅下降且維持在一定應(yīng)力水平。而重復(fù)采動工作面隨著與斷層距離的變化,頂板垮落呈現(xiàn)一定的“時空”效應(yīng)。運(yùn)用計算機(jī)數(shù)值模擬分析重復(fù)采動工作面過斷層覆巖應(yīng)力、斷層面正應(yīng)力及剪應(yīng)力在斷層上下盤不同方向推進(jìn)過程中的應(yīng)力變化,研究得出:工作面重復(fù)采動過程中覆巖應(yīng)力集中現(xiàn)象隨工作面與斷層的接近而更加明顯,工作面位于斷層附近應(yīng)力集中達(dá)到峰值,重復(fù)采動工作面過斷層后覆巖應(yīng)力隨著工作面的推進(jìn)逐漸降低最后恢復(fù)至正常水平;斷層面應(yīng)力隨工作面接近而上升,斷層底部、中部、頂部正應(yīng)力、剪應(yīng)力表現(xiàn)有一定的差異;而重復(fù)采動工作面從上下盤不同方向過斷層時,斷層上盤應(yīng)力相對下盤開采應(yīng)力更大,斷層中部應(yīng)力對工作面擾動響應(yīng)更為“敏感”,斷層面底部次之,斷層面頂部相對滯后。通過現(xiàn)場實(shí)測重復(fù)采動工作面過斷層工作面支架阻力與煤壁片幫長度,結(jié)果表明:斷層附近工作面支架阻力可分為“高壓區(qū)”和“低壓區(qū)”,“高壓區(qū)”內(nèi)煤壁片幫長度明顯增加,針對斷層區(qū)工作面壓力大的特點(diǎn),建議此區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)管理、加快工作面推進(jìn)速度、加強(qiáng)頂板加固支護(hù)。
【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】：TD323
【圖文】：

3）工作面對斷層的擾動作用研究主要集中于單次擾動，針對重復(fù)采動工作次擾動對斷層面的應(yīng)力狀態(tài)研究仍需進(jìn)一步加深認(rèn)識。因此，文章以貴州某礦為背景，分析重復(fù)采動工作面過斷層覆巖應(yīng)力與斷正應(yīng)力、剪應(yīng)力變化。針對礦井現(xiàn)場實(shí)測，提出相關(guān)的過斷層的建議。3 研究技術(shù)路線本文運(yùn)用理論分析、物理相似模擬實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬軟件 FLAC3D以及現(xiàn)場層附近礦壓規(guī)律等方法相結(jié)合分析課題。其技術(shù)路線如圖 1-1 所示。課題組討論，文獻(xiàn)檢索近距離煤層群重復(fù)采動下過斷層區(qū)工作面礦壓規(guī)律研究論分析 相似模擬 數(shù)值模擬 現(xiàn)場實(shí)測

3.0 0.3 1.8 10:1 100:1 1.6:1 160:1 160:1 1.2重復(fù)開采的 6#煤層距離地表高度 534.0m，巖層距離地表最遠(yuǎn)為 610.8m，模型高 160m，上方 450.8m 巖層自重產(chǎn)生的壓力采用加壓補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行加壓，巖層容重按 28KN M-3均值計算，則 450.8m 的埋深所產(chǎn)生的壓強(qiáng)值為：=γ Η=28KN"m3×450.8m=12.622 ΜPa式中：α-壓強(qiáng)；γ-巖層容重；Η-埋深。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室模型架的實(shí)際尺寸與幾何相似比，加載壓力為：F= s α =12.622×106×3×0.3 160=70.09 KN式中：F-壓力；s-巖層底面積；α -應(yīng)力相似比3.2 實(shí)驗(yàn)儀器及測點(diǎn)布置3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用相似模擬實(shí)驗(yàn)架，采用平面應(yīng)變模型，以及 DH-3816N 靜態(tài)應(yīng)變測試分析系統(tǒng)，應(yīng)力應(yīng)變片若干。同時實(shí)驗(yàn)室擁有兩部臺式計算機(jī)，液壓壓力泵，高速防爆攝像機(jī)一臺，紅外全站儀一架。部分實(shí)驗(yàn)儀器如圖 3-1 所示。

圖 3-3 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驼鎴D3.3 重復(fù)采動工作面向斷層推進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果分析3.3.1 重復(fù)采動過程中工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律在自然狀態(tài)下，將模型干燥 14 天，先開采下部 10#煤層（為方便描述，將10#煤層稱為下煤層，6#煤層稱為上煤層）。實(shí)驗(yàn)開始之前，先應(yīng)力應(yīng)變系統(tǒng)檢查并進(jìn)行調(diào)零操作，頂板的壓力補(bǔ)償裝置進(jìn)行微加壓，本次實(shí)驗(yàn)開采 30 分鐘后待開采穩(wěn)定后再繼續(xù)開挖。其穩(wěn)定時間過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。重復(fù)采動工作面過斷層實(shí)驗(yàn)部分過程如下圖 3-4 所示。\\\（a）下煤層推進(jìn) 40m （b）下煤層推進(jìn) 60m （c）下煤層推進(jìn) 80m

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2754029