本文關(guān)鍵詞：基于不同充實率條件下充填開采覆巖裂隙演化規(guī)律研究

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【摘要】：利用充填采煤技術(shù)可以實現(xiàn)安全開采,提高煤炭資源采出率,同時對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境也能起到積極作用。本文主要在對覆巖移動和采動裂隙演化相關(guān)理論和計算進行歸納總結(jié)基礎(chǔ)上,依據(jù)巖石基礎(chǔ)力學(xué)參數(shù)測試結(jié)果對皖北五溝煤礦CT1O1工作面的不同充實率下的充填開采進行了FLAC3D數(shù)值模擬,分析了隨著充實率的規(guī)律變化其覆巖采動裂隙發(fā)育高度和采場圍巖應(yīng)力的變化情況。并對比五溝煤礦CT101工作面充填開采實測結(jié)果進行綜合分析。希望能給其他類似條件下的充填工作面實現(xiàn)安全高效回采提供一定借鑒作用。論文詳細研究內(nèi)容如下：(1)充填開采相關(guān)理論、模型介紹。主要以彈性地基梁為代表介紹了充填開采力學(xué)簡化模型并對模型進行解析運算,同時建立了充實率與覆巖采動裂隙發(fā)育高度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式。(2)本章節(jié)以五溝煤礦10煤CT101充填開采工作面地質(zhì)條件為基本依據(jù),結(jié)合巖石基礎(chǔ)參數(shù)測試結(jié)果,數(shù)值模擬并分析了充實率為50%、65%、80%、90%四種充填條件下的覆巖塑性區(qū)、圍巖位移場、圍巖應(yīng)力場分布演化規(guī)律。(3)五溝煤礦CT101工作面充填開采實踐。在進行上述章節(jié)內(nèi)容的敘述之后,在論文第四章介紹了五溝煤礦CT101工作面充填開采實踐,分析礦壓顯現(xiàn)和采動裂隙發(fā)育實測結(jié)果,與第二章理論分析所得出的采動裂隙發(fā)育高度和第三章數(shù)值模擬結(jié)果相對比,得出結(jié)論。本論文通過以上研究,得出充填開采不存在傳統(tǒng)意義上的“三帶”,只存在局部冒落區(qū),且隨著充實率的增加,覆巖的移動變形更加緩和,裂隙發(fā)育高度顯著降低：充填開采條件下,充填工作面覆巖只存在微小的斷裂下沉帶而無垮落帶,且下沉帶只會波及距離采場較近的下位巖層。數(shù)值模擬結(jié)果顯示,充填開采條件下,充實率達到80%和90%后,覆巖塑性區(qū)發(fā)育范圍極小,只在煤層頂板上方10m內(nèi),覆巖垂直位移顯著降低,最大下沉量僅為290mm～580mm,圍巖應(yīng)力水平明顯下降,圍巖應(yīng)力集中系數(shù)僅為1.22-1.32,,工作面超前支承壓力影響范圍小于7m。五溝煤礦CT101工作面采空區(qū)在充實率為89%條件下,覆巖運動形式表現(xiàn)為失穩(wěn)斷裂、沉降、觸矸,工作面周期來壓不明顯,礦壓顯現(xiàn)較為緩和,同時導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度接近10m,與數(shù)值模擬吻合度較高,沉降對地表影響很小,工程上可以忽略不計。
【關(guān)鍵詞】：充填開采 彈性地基 充實率 覆巖裂隙演化 礦壓顯現(xiàn)
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD823.7;TD325
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 緒論13-21
• 1.1 選題背景及研究意義13-14
• 1.1.1 選題背景與課題來源13
• 1.1.2 研究的目的及意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 充填開采發(fā)展歷程14-15
• 1.2.2 充填開采研究動態(tài)15-17
• 1.2.3 存在的問題及解決辦法17-18
• 1.3 主要研究內(nèi)容與方法18-21
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容18-19
• 1.3.2 研究方法及技術(shù)路線19-21
• 2 充填開采覆巖移動與裂隙發(fā)育的相關(guān)理論與計算21-35
• 2.1 充填開采覆巖移動影響因素21-22
• 2.2 充填采場彈性地基粱力學(xué)簡化模型分析22-25
• 2.2.1 彈性基礎(chǔ)梁力學(xué)模型23
• 2.2.2 充填開采覆巖移動力學(xué)方程23-24
• 2.2.3 充填開采覆巖穩(wěn)定性判據(jù)24-25
• 2.3 充填采場的覆巖空間結(jié)構(gòu)及其移動規(guī)律25-30
• 2.3.1 充填采場覆巖空間結(jié)構(gòu)25-27
• 2.3.2 充填采場覆巖運動規(guī)律27-30
• 2.4 充填體的作用機理研究30-31
• 2.5 基于等價采高理論的充填開采覆巖裂隙發(fā)育高度預(yù)計31-34
• 2.5.1 等價采高理論31-32
• 2.5.2 基于等價采高理論導(dǎo)水裂隙帶高度預(yù)計32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 3 充填開采覆巖采動裂隙發(fā)育規(guī)律的數(shù)值模擬研究35-63
• 3.1 充填開采FLAC3D數(shù)值模擬具體方案35-36
• 3.1.1 FLAC3D模型的建立35-36
• 3.1.2 FLAC3D數(shù)值模擬方案36
• 3.2 不同充實率條件下充填開采圍巖塑性區(qū)分布演化規(guī)律的數(shù)值模擬36-44
• 3.3 不同充實率條件下充填開采覆巖位移場分布演化規(guī)律的數(shù)值模擬44-53
• 3.4 不同充實率條件下充填開采覆巖應(yīng)力場分布演化規(guī)律的數(shù)值模擬53-61
• 3.5 本章小結(jié)61-63
• 4 工程應(yīng)用實踐63-72
• 4.1 充填區(qū)域及充填工藝介紹63-66
• 4.1.1 充填工作面情況簡介63-64
• 4.1.2 充填開采工藝簡介64-66
• 4.2 矸石充填覆巖導(dǎo)水裂隙帶高度實測分析66-67
• 4.2.1 覆巖采動裂隙發(fā)育高度實測分析66
• 4.2.2 裂隙發(fā)育高度對比分析66-67
• 4.3 礦壓觀測結(jié)果分析67-70
• 4.3.1 礦壓監(jiān)測內(nèi)容67-69
• 4.3.2 礦壓監(jiān)測結(jié)果分析69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 5 結(jié)論與不足72-74
• 5.1 主要結(jié)論72-73
• 5.2 不足之處73-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-79
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果79

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