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《河北工程大学》 2017年
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云驾岭煤矿厚煤层综采覆岩活动规律研究

秦佳斌  
【摘要】:云驾岭煤矿三采区主要开采2#煤层,厚4.1m,属于厚煤层,其开采工艺为综合机械化一次采全高。论文以云驾岭矿三采区12305工作面为工程背景,采用了理论分析、相似模拟、数值模拟、现场实测等方法,对厚煤层综采覆岩活动规律进行了研究。论文在众多国内外学者的研究成果的基础上,基于关键层理论,建立厚煤层综采覆岩结构力学模型,对覆岩的应力和位移变化进行理论研究。论文以云驾岭煤矿三采区为工程研究背景进行相似模拟实验,实验主要研究厚煤层综采覆岩的移动变形特征。论文以云驾岭煤矿为工程地质条件,采用FLAC3D数值模拟软件,通过建立平面模型,研究直接顶、亚关键层和主关键层的位移变化和应力分布,通过建立宏观模型,研究覆岩中位移场和应力场的演化规律和最终形态,进而得出厚煤层综采覆岩活动规律。最后,在云驾岭煤矿三采区12305工作面布置了测站,采用ZXZ20(A)型矿用钻孔成像装置,监测巷道覆岩活动情况,采用钻孔应力计监测采空区围岩的应力变化,分析检测结果,得出云驾岭煤矿三采区12305工作面覆岩活动规律,为云驾岭煤矿的安全生产提供了一定借鉴意义,同时也为相邻矿井或相似地质条件下矿井提供了一定参考。
【关键词】:厚煤层 覆岩活动 相似模拟 数值模拟
【学位授予单位】:河北工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD325
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-9
  • 第1章 绪论9-13
  • 1.1 选题背景及研究意义9-10
  • 1.2 国内外研究现状10-11
  • 1.3 主要研究内容及方法11-12
  • 1.4 论文技术路线12-13
  • 第2章 厚煤层综采覆岩活动规律理论分析13-23
  • 2.1 采动覆岩应力变化特征13-15
  • 2.2 采动覆岩位移变化特征15-17
  • 2.3 采动覆岩应力-位移特征17-20
  • 2.4 本章小结20-23
  • 第3章 12305 综采面覆岩活动相似模拟分析23-47
  • 3.1 相似模拟实验设计23-26
  • 3.1.1 实验目的及监测手段23
  • 3.1.2 工程背景23-24
  • 3.1.3 相似参数的确定24-26
  • 3.2 相似材料强度试验26-30
  • 3.3 模型铺设30-33
  • 3.4 模型开挖及主要现象33-38
  • 3.5 光纤光栅传感器测量结果分析38-45
  • 3.6 本章小结45-47
  • 第4章 12305 综采面覆岩活动数值模拟分析47-53
  • 4.1 覆岩垂直位移和垂直应力分析47-50
  • 4.1.1 平面模型的建立47-48
  • 4.1.2 覆岩垂直位移分析48-49
  • 4.1.3 覆岩垂直应力分析49-50
  • 4.2 覆岩位移场和应力场分析50-52
  • 4.2.1 宏观采场模型的建立50-51
  • 4.2.2 不同关键岩层位移场分析51-52
  • 4.2.3 不同关键岩层应力场分析52
  • 4.3 本章小结52-53
  • 第5章 12305 综采面覆岩活动现场实测分析53-65
  • 5.1 覆岩活动监测分析53-60
  • 5.1.1 钻孔成像设备及测点布置53-55
  • 5.1.2 钻孔窥视仪监测结果分析55-59
  • 5.1.3 覆岩不同活动状态分析59-60
  • 5.2 围岩应力监测分析60-64
  • 5.2.1 第一测站钻孔应力分析61
  • 5.2.2 第二测站钻孔应力分析61-62
  • 5.2.3 第三测站钻孔应力分析62-64
  • 5.3 本章小结64-65
  • 结论65-67
  • 致谢67-69
  • 参考文献69-73
  • 作者简介73-74
  • 发表论文和参加科研情况说明74-75

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