針對煤礦綜采工作面超前應(yīng)力集中段卸壓時(shí)機(jī)選擇隨意性大,嚴(yán)重影響頂板切頂卸壓效果的問題,以山西晉城天地王坡煤礦3310工作面為工程背景,采用空心包體現(xiàn)場實(shí)測工作面超前段頂板三維采動應(yīng)力變化的方法,揭示了工作面回采過程中巷道超前段主應(yīng)力偏轉(zhuǎn)規(guī)律,提出最大主應(yīng)力偏轉(zhuǎn)至與巷道軸線方向夾角最小時(shí)為最佳切頂卸壓時(shí)機(jī)的概念,得到3310工作面水力壓裂卸壓時(shí)機(jī)為超前工作面80¹50m。采用FLAC^3D數(shù)值模擬軟件計(jì)算分析了單巷、雙巷、沿空留巷三種工作面布置方式的超前應(yīng)力集中段主應(yīng)力演化規(guī)律,得出單巷布置方式下工作面超前應(yīng)力集中段卸壓時(shí)機(jī)為超前100²00m,雙巷布置方式下卸壓時(shí)機(jī)為超前80¹40m,沿空留巷布置方式下工作面超前應(yīng)力集中段卸壓時(shí)機(jī)為超前100²00m�；跀�(shù)值模擬與現(xiàn)場監(jiān)測的研究結(jié)論,選取典型工作面進(jìn)行水力壓裂切頂卸壓現(xiàn)場試驗(yàn),提出了大幅度提高卸壓效果的合理卸壓時(shí)機(jī)及參數(shù),豐富了水力壓裂切頂卸壓理論和技術(shù)。 

【文章來源】：煤炭科學(xué)研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

布爾臺礦回采工作面超前段巷道變形情況

系列系統(tǒng)性的研究。采動應(yīng)力的產(chǎn)生主要包括以下幾個(gè)部分：一是由巷道等地下工程結(jié)構(gòu)的開挖所引起的應(yīng)力、二是由回采工作面推進(jìn)所引起的應(yīng)力及三由于前兩者共同擾動作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力[37]。針對本文所要研究的動壓巷道來講，此類動壓巷道不僅需要經(jīng)受本工作面回采擾動的影響，同時(shí)由于留巷的存在，還可能出現(xiàn)工作面回采及巷道開挖兩者的共同干擾。龐義輝、王國法[38]等認(rèn)為僅僅依靠最大與最小主應(yīng)力的比值作為強(qiáng)擾動狀態(tài)下的采動應(yīng)力準(zhǔn)則并不合理，因而結(jié)合經(jīng)典的莫爾-庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則及三維應(yīng)力的加-卸載變換準(zhǔn)則（如圖1.2所示），推導(dǎo)得出強(qiáng)采動下三向采動應(yīng)力擾動系數(shù)（見公式1-1）；并采用數(shù)值模擬方法，對超前工作面75m、滯后工作面15m范圍內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測回采過程中頂板巖層的三向應(yīng)力狀態(tài)，并得出以下結(jié)論：在超前回采工作面位置，煤柱側(cè)上方頂板的最大主應(yīng)力隨著工作面的不斷推進(jìn)逐漸增大，且最大、最小主應(yīng)力兩者間的差值也逐漸增大，而工作面前方實(shí)體煤上方頂板的最大主應(yīng)力也略有增大，但兩者應(yīng)力差值并非簡單的增大減小而是出現(xiàn)一定范圍的波動；在滯后工作面位置，煤柱側(cè)及工作面前方媒體的最大與最小主應(yīng)力及其兩者的差值均出現(xiàn)顯著下降，而且三維主應(yīng)力的方向也隨之發(fā)生了顯著偏轉(zhuǎn)。3=|1′σ3′|′→|13|′→={(1,∞)(強(qiáng)擾動狀態(tài))[0,1](弱擾動狀態(tài))（1-1）圖1.2摩爾庫倫準(zhǔn)則及采動應(yīng)力的加卸載變換形式Fig.1.2MohrCoulombcriterionandMiningstresschangeformsunderdifferentloadingandunloadingconditions謝廣祥等[39]通過數(shù)值分析提出應(yīng)力殼概念，并提出應(yīng)力殼的經(jīng)典演化特征，

第1章緒論4同時(shí)提出了巷道應(yīng)力殼的概念，巷道處于應(yīng)力殼內(nèi)的低應(yīng)力區(qū)，應(yīng)力殼的存在及其空間演化規(guī)律對巷道礦壓顯現(xiàn)具有重要意義，如圖1.3所示：巷道圍巖應(yīng)力殼的空間分布對巷道圍巖穩(wěn)定性有關(guān)鍵性影響，且存在“穩(wěn)定”和“非穩(wěn)定”兩種形態(tài)，維護(hù)巷道圍巖穩(wěn)定性的實(shí)質(zhì)是保證巷道圍巖應(yīng)力殼形態(tài)的穩(wěn)定。楊科等[40]總結(jié)分析走向長壁開采特點(diǎn)及采動應(yīng)力殼演化和采動裂隙發(fā)育特征，構(gòu)建了采動應(yīng)力殼演化的三維分析模型，得了采動應(yīng)力殼殼體演化形態(tài)方程和采動裂隙發(fā)育各參量間的關(guān)系。圖1.3巷道應(yīng)力殼示意圖Fig.1.3Schematicdiagramofroadwaystressshell端寧[41]運(yùn)用理論分析和FLAC3D有限差分程序相結(jié)合的方法，研究了深部開采擾動下，隨工作面的推進(jìn)巷道頂板不同位置處主應(yīng)力演化規(guī)律，巷道頂板隨工作面的回采規(guī)律如圖1.4所示，分析可得出三維主應(yīng)力方位角及傾角演化規(guī)律：即3在方位角呈現(xiàn)先增大后減小規(guī)律、2在方位角出現(xiàn)逐漸減小規(guī)律，但1方位角在整個(gè)回采過程中變化不明顯；并得出了四種深部不同擾動下主應(yīng)力路徑演化規(guī)律。(a)最大主應(yīng)力(b)中間主應(yīng)力

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]陽泉礦區(qū)回采工作面雙巷布置留巷采動應(yīng)力演化規(guī)律研究[D]. 吳樂.煤炭科學(xué)研究總院 2018
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[4]礦用應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 趙冰.西安科技大學(xué) 2011
[5]動壓條件下巷道失穩(wěn)機(jī)理及支護(hù)技術(shù)研究[D]. 李慶文.安徽理工大學(xué) 2010
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本文編號：3495879