收藏本站
《中国矿业大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

深埋煤层采动过程顶板聚压与煤柱受力的关联性及其断层结构影响

刘德乾  
【摘要】: 矿井冲击地压引发的动力灾害是矿井最严重的自然灾害之一,其形成受厚层坚硬顶板条件、坚硬而脆性的煤层条件、高自重应力或构造应力和因煤层采动造成的应力集中带的影响,在深井开采条件下尤为突出。论文以岩体工程地质力学和矿山压力理论为指导,结合菏泽煤田赵楼矿井实际地质条件,系统进行了煤岩力学性质及冲击倾向性试验研究和构造条件分析,建立了首采区工作面不同顶板条件的工程地质模型和力学模型,在此基础上重点就煤层开采顶板及煤柱受力、变形特征问题进行了离心模型试验、力学解析和数值模拟分析,以为后期安全生产提供科学依据。论文主要取得以下研究成果: 根据区域构造资料,结合赵楼井田物探资料,分析赵楼井田构造作用特点,了解井田构造演化规律,系统研究井田构造分布、组合规律,分析不同级别、不同序次、不同性质构造的相互制约和分布特征,把握井田主要构造及其构成的网络。 经过赵楼矿井煤岩体取样、煤岩体力学性质测试,反映出3煤直接顶板中细砂岩强度高,其弹性变形和脆性破坏特征非常明显;经过对煤样的冲击能量指数、弹性能量指数和动态破坏时间指标的测试,3煤具有强冲击倾向性,经过对3煤顶板砂岩弯曲能量指数的计算,顶板具有弱冲击倾向性,具备了矿井冲击地压的必要条件。 进行了离心模型试验,利用三组模型分别研究完整连续顶板情况、工作面推进方向与结构面倾向一致和相反的情况下,由于煤岩层的采动对开切眼处煤柱、工作面前方煤体、直接顶和老顶岩层应力变化和变形情况。顶板被断层切割情况下,顶板岩层的完整性受到破坏,应力在构造部位重新分布,形成构造应力的集中,是引发冲击地压的危险部位,但采掘工艺也会导致顶板和煤柱受力与变形的差异。 建立了首采区工作面揭露断层前后的力学模型,进行了解析:工作面揭露断层前后,顶板岩层最大剪应力和最大弯矩发生在固定端发生在固定端,但其大小均发生了变化,临近断层时,工作面直到断层处的煤层,随工作面向断层推进,煤层的支承压力升高,为煤的抗压强度控制,易发生片帮。 利用FLAC2D软件,进行了数值模拟分析,获得了不同顶板结构条件模型采动过程中煤柱、直接顶板和老顶的应力分布及变形特征的综合对比结果,模拟反映出了采动过程煤柱及顶板聚压情况及断层结构对其产生的影响特点。无论是逆断层倾向开采,还是顺断层倾向开采,由于断层结构面的存在,使顶板稳定性较差,逆断层倾向开采条件下,临近断层处虽易形成结构,但易因顶板动态变化,开采及支护条件而破坏,顺断层倾向开采,由于结构面的弱化,易沿结构面发生岩层移动,引发断层“活化”,使矿压显现和岩层冒落严重。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TD325

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李玉,黄梅,廖国华,张连城,关杰;冲击地压发生前微震活动时空变化的分形特征[J];北京科技大学学报;1995年01期
2 龚召熊 ,郭春茂 ,刘建;地质力学模型新技术研究——用离心机作静力结构模型试验[J];长江科学院院报;1991年02期
3 高大水 ,郭春茂;地质力学模型试验在高边坡研究中的应用[J];长江科学院院报;1992年03期
4 龚召熊 ,陈进 ,黄薇;再论“用离心机作静力结构模型试验”[J];长江科学院院报;1992年04期
5 黄薇,陈进;离心结构模型试验相似材料的研究[J];长江科学院院报;1996年01期
6 韩立忠;地铁越江隧道地基沉降的离心模型试验分析[J];地下工程与隧道;2005年03期
7 宋卫华;张宏伟;;构造区域应力场与煤与瓦斯突出区域预测[J];矿业安全与环保;2007年04期
8 金立平,鲜学福;煤层冲击倾向性试验研究及模糊综合评判[J];重庆大学学报(自然科学版);1993年06期
9 尹光志,李贺,鲜学福,冯涛;煤岩体失稳的突变理论模型[J];重庆大学学报(自然科学版);1994年01期
10 潘一山,章梦涛;用突变理论分析冲击地压发生的物理过程[J];阜新矿业学院学报(自然科学版);1992年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵彦辉;张乐文;邱道宏;仲晓杰;;基于粗糙集理论的隧道围岩模糊综合评判[J];四川建筑科学研究;2011年02期
2 张霖;;桃园矿高位钻孔瓦斯抽放参数优化研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年02期
3 陈俊;程桦;王璨;;节理裂隙发育围岩对立井井壁受力的影响研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2012年03期
4 杜石文;陈小波;田献国;卢荣利;李强;;急斜煤层开采石门巷道稳定的物理模拟试验研究[J];安徽建筑;2010年05期
5 熊继有,钱声华,孙文涛,王希勇;石油工程中岩石裂纹扩展与破坏机理研究[J];地下空间;2002年02期
6 刘金海;冯涛;袁坚;;基于非线性灰色归类模型的岩爆预测方法[J];地下空间与工程学报;2005年06期
7 姚金蕊,李夕兵,周子龙;“三下”矿体开采研究[J];地下空间与工程学报;2005年S1期
8 邱道宏;陈剑平;张秉鹤;肖云华;;深埋长大公路隧道岩爆预测及防治研究[J];地下空间与工程学报;2006年06期
9 张秉鹤;陈剑平;;某特长公路隧道相对浅埋洞段岩爆机理初探[J];地下空间与工程学报;2006年06期
10 赖小彬;徐小敏;张伯虎;卢萍;;某矿山巷道交岔口的三维有限元模拟分析[J];地下空间与工程学报;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 潘一山;吕祥锋;李忠华;;煤矿冲击地压巷道吸能支护研究[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
2 朱建明;王晓纯;张宏涛;;沿空掘巷下护巷窄煤柱稳定性分析[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
3 陈坡;李磊;;Ⅱ10111综采工作面瓦斯综合防治及利用实践[A];2010年安徽省科协年会——煤炭工业可持续发展专题研讨会论文集[C];2010年
4 何启林;彭伟;;利用束管监测系统预报采空区遗煤氧化情况[A];2010年安徽省科协年会——煤炭工业可持续发展专题研讨会论文集[C];2010年
5 殷磊;齐德龙;汉京礼;;工作面合理护巷煤柱尺寸的研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
6 郝君;白如红;王振华;何龙伟;;浅埋煤层综采工作面阻力分布规律研究[A];安全高效矿井安全保障技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
7 王少磊;张文龙;;顶板窥视及分类在煤巷支护设计中的应用[A];安全高效矿井安全保障技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
8 张勇;许梦国;王平;程勃;;跨区域卸压开采的数值模拟研究[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
9 陈得信;曹思远;陈仲杰;;金川二矿区深部开采岩体力学分析[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
10 张勇;许梦国;王平;程勃;;巷硐卸压的数值模拟研究[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏风清;煤与瓦斯突出的物理爆炸模型及预测指标研究[D];河南理工大学;2010年
2 袁东升;近距离保护层开采多场演化及安全岩柱研究[D];河南理工大学;2010年
3 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
4 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年
5 李伟;深部巷道围岩稳定性安全控制原理与应用研究[D];山东科技大学;2010年
6 母丽华;煤矿安全预警系统的方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王猛;煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术[D];辽宁工程技术大学;2010年
8 杨艳国;寺河矿煤巷掘进工作面煤与瓦斯突出预警系统研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
9 赵扬锋;煤岩变形破裂电荷感应规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
10 何峰;岩石蠕变—渗流耦合作用规律研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王利强;突出煤层水力径向压裂石门快速揭煤技术研究及应用[D];河南理工大学;2010年
2 陈建伟;松软煤层回采工作面前方煤体应力分布及位移变化特征[D];河南理工大学;2010年
3 刘文伍;杉木树矿井瓦斯地质规律及瓦斯预测研究[D];河南理工大学;2010年
4 贾晓亮;基于FLAC~(3D)的断层数值模拟及其应用[D];河南理工大学;2010年
5 苏发强;新义煤矿三软煤层巷道围岩稳定与支护技术研究[D];河南理工大学;2010年
6 陈轶;浅埋深弱粘结薄基岩采面覆岩层移动规律及支架阻力研究[D];河南理工大学;2010年
7 陈勇;开滦矿区深部开采地表移动规律的研究[D];河南理工大学;2010年
8 汪国华;近距离上保护层开采卸压范围及临界层间距研究[D];河南理工大学;2010年
9 魏明俐;深部软岩巷道围岩稳定性分析与控制技术研究[D];山东科技大学;2010年
10 张泽;大台煤矿深部原岩应力场及岩爆地质力学成因分析[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄宏伟,臧小龙;盾构隧道纵向变形性态研究分析[J];地下空间;2002年03期
2 龚召熊,郭春茂,高大水;地质力学模型材料试验研究[J];长江水利水电科学研究院院报;1984年00期
3 龚召熊 ,郭春茂 ,刘建;地质力学模型新技术研究——用离心机作静力结构模型试验[J];长江科学院院报;1991年02期
4 陈进;用离心机作结构模型试验的若干问题探讨[J];长江科学院院报;1991年03期
5 韩世浩 ,王慧华;离心模型技术在三峡工程高边坡研究中的应用[J];长江科学院院报;1991年S1期
6 龚召熊 ,陈进 ,黄薇;再论“用离心机作静力结构模型试验”[J];长江科学院院报;1992年04期
7 包承纲,饶锡保;土工离心模型的试验原理[J];长江科学院院报;1998年02期
8 周小文,濮家骝,包承钢;砂土中隧洞开挖稳定机理及松动土压力研究[J];长江科学院院报;1999年04期
9 徐林生,王兰生,李天斌;国内外岩爆研究现状综述[J];长江科学院院报;1999年04期
10 徐林生;卸荷状态下岩爆岩石力学试验[J];重庆交通学院学报;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 钱七虎;;非线性岩石力学的新进展——深部岩体力学的若干关键问题[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
2 葛修润;;周期荷载作用下岩石疲劳破坏及变形发展规律研究[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
3 何满潮;;深部开采工程岩石力学现状及其展望[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 夏玉成;构造环境对煤矿区采动损害的控制机理研究[D];西安科技大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李昌发;陶庄矿冲击地压预测及解危措施[J];矿山压力与顶板管理;1991年02期
2 宋振骐;刘先贵;王乃鹏;韩建新;;陶庄煤矿水采区冲击地压的研究[J];煤炭学报;1988年03期
3 王乃鹏;;浅析生产矿井冲击地压治理途径[J];煤矿开采;1991年02期
4 齐庆新,刘天泉,史元伟,吕家立;冲击地压的摩擦滑动失稳机理[J];矿山压力与顶板管理;1995年Z1期
5 崔德仁;挖出来的“自然”灾害[J];当代矿工;1996年07期
6 宋维源,潘一山,沈连山;冲击地压的非线性动力反演及预报问题[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);1999年05期
7 陶春玉,齐新良,王结流,纪厚民;孔庄矿水采工作面冲击地压分析及防治措施[J];江苏煤炭;2003年02期
8 王克杰,李永明,李仕明,翟新献,张吉林;能量分析在冲击地压发生过程中的应用[J];焦作工学院学报(自然科学版);2004年05期
9 李坤,田慧欣,宋守志;基于人工神经网络的冲击地压预测[J];中国矿业;2004年10期
10 朱之芳;抚顺龙凤矿冲击地压实验室研究报告——用煤(岩)刚度建立冲击性指标的研究[J];辽宁工程技术大学学报;1985年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王春耀;;不规则煤柱边缘工作面开采冲击地压危险性预测[A];煤炭科学与技术研究论文集[C];2010年
2 王应启;郑有雷;王志峰;;孤岛综放面冲击地压综合预测及防治技术[A];煤矿安全高效开采理论技术与实践[C];2010年
3 齐庆新;陈尚本;王怀新;毛德兵;王永秀;;冲击地压、岩爆、矿震的关系及其数值模拟研究[A];第八届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2003年
4 乔伟;李文平;;深部矿井地应力场分布规律及其在冲击地压预测中的应用[A];第八届全国工程地质大会论文集[C];2008年
5 万志军;赵阳升;窦林名;刘长友;;煤矿冲击地压问题的系统分析法与时间相关性[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
6 邵维;陈苗虎;高兴;徐春宇;侯俊领;吴波;李小锋;;采场冲击地压动力学分析[A];煤炭开采新理论与新技术——中国煤炭学会开采专业委员会2010年学术年会论文集[C];2010年
7 韩军;张宏伟;刘志伟;窦世文;;海州立井冲击地压发生机理研究[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年
8 王琳;;深井孤岛工作面冲击地压防治技术[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年
9 米战;;深井复杂煤层冲击地压灾害预测防治技术研究[A];全国成矿理论与深部找矿新方法及勘查开发关键技术交流研讨会论文集[C];2010年
10 余进荣;李保延;王冬泉;;关于防治冲击地压工作的几点认识[A];山东省煤矿冲击地压防治研讨会议论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 宁建民;华丰矿冲击地压预报防治达国际先进水平[N];经理日报;2008年
2 王连鹏;华丰煤矿强化冲击地压防治工作[N];经理日报;2007年
3 宁建民;华丰煤矿综合防治冲击地压矿井获新生[N];经理日报;2008年
4 傅玉祥 韩荣军 梁卫东;华丰矿科学防治冲击地压[N];中国煤炭报;2004年
5 赵劲松;重庆矿业携手辽宁工大治“地老虎”[N];经理日报;2008年
6 李玉帮;应用计算机信息预测冲击地压[N];中华合作时报;2003年
7 蒋荣宝;“双面喷浆、双道密闭”矿井防火效果好[N];经理日报;2007年
8 宋晓析;龙煤集团桃山矿 多举措迎战冲击地压[N];中华合作时报;2010年
9 宁建民;华丰矿数字化监测保安全[N];中国煤炭报;2006年
10 宁建民;应用新技术安全开采深部煤炭[N];现代物流报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘德乾;深埋煤层采动过程顶板聚压与煤柱受力的关联性及其断层结构影响[D];中国矿业大学;2009年
2 连清旺;矿井顶板(围岩)状态监测及灾害预警系统研究及应用[D];太原理工大学;2012年
3 郭建卿;液固全耦合爆破致裂防治冲击地压机理与应用研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
4 潘立友;冲击地压前兆信息的可识别性研究及应用[D];山东科技大学;2003年
5 张寅;深部特厚煤层巷道冲击地压机理及防治研究[D];中国矿业大学;2010年
6 王旭宏;大同矿区“三硬”煤层冲击地压发生机理研究[D];太原理工大学;2010年
7 王超;基于未确知测度理论的冲击地压危险性综合评价模型及应用研究[D];中国矿业大学;2011年
8 闫永敢;大同矿区冲击地压防治机理及技术研究[D];太原理工大学;2011年
9 宋大钊;冲击地压演化过程及能量耗散特征研究[D];中国矿业大学;2012年
10 刘卫东;冲击地压预测的声发射信号处理关键技术研究[D];中国矿业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵洋;深部开采高应力区冲击地压预测及防治研究[D];山东科技大学;2010年
2 徐厚学;江合煤矿煤岩层冲击地压危险性与防治技术研究[D];重庆大学;2010年
3 武文宾;冲击地压的非线性岩梁混沌动力学分析[D];山东科技大学;2010年
4 于先富;龙家堡煤矿冲击地压测控技术研究[D];辽宁工程技术大学;2008年
5 姜世元;缺陷法控制冲击地压的力学分析及应用[D];山东科技大学;2010年
6 余锋;平顶山矿区煤岩冲击试验及冲击地压预测研究[D];河南理工大学;2009年
7 王勇;基于FLAC的冲击地压数值模拟及其危险性预测方法研究[D];青岛理工大学;2010年
8 田少飞;彭庄煤矿冲击地压危险性评价及预测防治[D];山东科技大学;2011年
9 陈理强;软岩巷道冲击地压发生机理及防治研究[D];山东科技大学;2011年
10 袁野;集贤煤矿冲击地压综合防治技术研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026