本文關(guān)鍵詞：孫疃礦1026孤島采場覆巖運(yùn)動規(guī)律及礦壓顯現(xiàn)研究

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【摘要】：孤島采場是指上下兩側(cè)都是采空區(qū)或其中一側(cè)為分界斷層,停采線一側(cè)為采空區(qū)的采場。受周圍采空區(qū)的影響,孤島采場礦壓顯現(xiàn)劇烈,圍巖破壞嚴(yán)重,孤島采場及其周邊順槽應(yīng)力集中程度比較高(尤其是側(cè)向支承壓力),孤島開采沿空平巷巷道圍巖變形嚴(yán)重,導(dǎo)致巷道支護(hù)困難,并且應(yīng)力集中區(qū)還存在煤與瓦斯突出及沖擊礦壓的危險。本文以孫疃煤礦1026孤島采場為工程背景,首先研究了孤島采場在豎向剖面和水平層面上的覆巖整體空間結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)孤島采場覆巖整體空間結(jié)構(gòu)是動態(tài)演變且不穩(wěn)定的,比普通采場覆巖空間結(jié)構(gòu)影響范圍大,孤島采場復(fù)雜的覆巖空間結(jié)構(gòu)是造成其礦壓顯現(xiàn)特征強(qiáng)于普通采場的主要原因。然后運(yùn)用彈性薄板的知識,對兩側(cè)采空孤島采場老頂不同運(yùn)動階段建立薄板力學(xué)模型,得到孤島面老頂不同階段的彎矩、應(yīng)力和撓度規(guī)律。并結(jié)合極限分析的方法,得到孤島面老頂初次破斷和周期破斷步距。然后用FLAC3D對1026孤島采場建立三維模型,模擬研究了采場開采前和開采過程中的圍巖應(yīng)力、位移及塑性區(qū)等演變特征,并研究了護(hù)巷煤柱不同方向上的應(yīng)力及位移演變特征,研究得到：鑒于上下采空區(qū)上覆巖層的影響,導(dǎo)致1026孤島采場處于應(yīng)力集中區(qū),礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈；兩煤柱應(yīng)力及位移狀況差別很大,由于地球重力的影響,上煤柱的應(yīng)力及位移數(shù)值都比下煤柱小。上下煤柱鉛垂應(yīng)力最大值分別為28MPa和35MPa。上下煤柱水平位移最大值分別為175mm和225mm。最后對1026孤島采場進(jìn)行液壓支架阻力、兩巷深部位移及風(fēng)巷表面位移的監(jiān)測,由監(jiān)測結(jié)果可知：直接頂初次垮落步距為19.2m,老頂初次來壓步距為22.54m,老頂周期來壓步距為9.79m。通過繪制液壓支架工作阻力頻率分布直方圖,結(jié)果表明,1026孤島采場上部和下部的液壓支架在現(xiàn)實(shí)工作中效率不是很高,沒有到支架的額定工作阻力,中部的液壓支架選型基本滿足1026孤島采場的生產(chǎn)需求,液壓支架工作阻力分布的高頻區(qū)域基本都在15MPa到25MPa之間。由回風(fēng)巷表面位移監(jiān)測可知,隨著觀測斷面與孤島采場之間距離的減小,兩幫變形位移不斷增大,總的來說頂?shù)装逑鄬ξ灰屏勘葍蓭鸵?而三個觀測斷面的頂?shù)装遄罱K變形位移基本相當(dāng),位移峰值維持在200mm左右。由兩巷的深部位移觀測可獲知,兩巷頂板變形比幫部變形小,與采場相隔43.8m之內(nèi)的區(qū)域,開采的時候圍巖活動非常強(qiáng)烈,故距離采場還有43.8m之時就必須要對兩巷實(shí)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。并且還發(fā)現(xiàn)：隨著測點(diǎn)在鉆孔內(nèi)深度的增加,頂?shù)装逦灰坪蛢蓭臀灰埔膊粩嘣黾?其原因是深部測點(diǎn)處于巷道圍巖的彈性區(qū),而淺部測點(diǎn)處于巷道圍巖的塑性區(qū),而塑性區(qū)圍巖已經(jīng)發(fā)生破壞,所以變形較小。故而研究孤島采場于開采過程中的頂板活動規(guī)律,能夠更深層次地了解礦壓顯現(xiàn)問題,對控制兩巷及煤柱變形、減少煤炭浪費(fèi)、改善煤礦經(jīng)營狀況都有著不小的作用。
【關(guān)鍵詞】：孤島采場 側(cè)向支承壓力 覆巖空間結(jié)構(gòu) FLAC~(3D)
【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】：TD325
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 緒論13-21
• 1.1 問題的提出13
• 1.2 研究意義13-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 孤島采場覆巖空間結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 孤島采場上覆巖層運(yùn)動研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 孤島采場礦壓顯現(xiàn)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 存在的問題18-19
• 1.5 研究內(nèi)容與方法19
• 1.6 研究技術(shù)路線19-21
• 2 1026采場開采地質(zhì)、技術(shù)條件21-27
• 2.1 1026孤島采場位置21
• 2.2 1026孤島采場煤層情況21
• 2.3 1026孤島采場頂?shù)装迩闆r21-23
• 2.4 1026孤島采場附近斷層23
• 2.5 1026孤島采場水文地質(zhì)23
• 2.6 1026孤島采場瓦斯地質(zhì)23
• 2.7 影響1026孤島采場回采的其他因素23
• 2.8 1026孤島采場回采工藝23-24
• 2.9 1026孤島采場主要設(shè)備及其技術(shù)參數(shù)24-27
• 2.9.1 刮板輸送機(jī)選型24
• 2.9.2 采煤機(jī)選型24-25
• 2.9.3 支架選型25-27
• 3 孤島采場覆巖空間結(jié)構(gòu)及破斷機(jī)理27-41
• 3.1 孤島采場覆巖空間結(jié)構(gòu)形態(tài)分析27-30
• 3.1.1 孤島采場豎向剖面覆巖結(jié)構(gòu)特征分析27-29
• 3.1.2 孤島采場水平層面覆巖結(jié)構(gòu)特征分析29-30
• 3.2 薄板理論簡介30-34
• 3.2.1 薄板概念及基本假設(shè)30
• 3.2.2 薄板理論的基本力學(xué)方程30-34
• 3.3 孤島采場老頂破壞力學(xué)模型分析34-39
• 3.3.1 孤島采場老頂破斷前的力學(xué)模型分析34-36
• 3.3.2 孤島采場老頂破斷后的力學(xué)模型分析36-37
• 3.3.3 孤島采場老頂周期破斷的力學(xué)模型分析37-39
• 3.4 孤島采場老頂斷裂步距的計算39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 4 1026孤島采場數(shù)值模擬分析41-63
• 4.1 FLAC~(3D)軟件介紹及特點(diǎn)41
• 4.1.1 FLAC~(3D)軟件介紹41
• 4.1.2 FLAC~(3D)軟件的主要特點(diǎn)41
• 4.2 1026孤島采場模型建立及模擬方案41-43
• 4.3 1026孤島采場數(shù)值模擬結(jié)果分析43-62
• 4.3.1 1026孤島采場圍巖結(jié)果分析43-51
• 4.3.2 1026孤島采場煤柱結(jié)果分析51-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 5 1026孤島采場礦壓顯現(xiàn)特征分析63-81
• 5.1 1026孤島采場礦壓觀測內(nèi)容和方法63-65
• 5.2 1026孤島采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律65-74
• 5.3 1026孤島采場圍巖變形測試結(jié)果74-79
• 5.3.1 表面位移74-76
• 5.3.2 深部位移76-79
• 5.4 本章小結(jié)79-81
• 6 主要結(jié)論與不足81-83
• 6.1 主要結(jié)論81-82
• 6.2 不足82-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-88
• 作者簡介和讀研階段科研成果88

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