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《山东科技大学》 2007年
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近距离煤层条带上行开采煤岩层变形破坏机理及数值模拟研究

孔令海  
【摘要】: 把条带开采具有一定厚度而强度较高的上覆岩层称为平衡层,其具有减缓岩层运动控制地表下沉的作用,并参与覆岩层的变形运动。煤柱稳定性是条带开采的关键,通过对岩石力学试验和数值模拟结果的分析,由煤岩柱边缘向中部依次出现煤岩柱围压效应下理想应变的“五区”分布:煤岩体受压破坏后的残余破碎区、承载软化区、局部破坏区、弹性区和原始应力区,组成完整的煤柱理想弹塑性“五区”区模型。 应用弹塑性理论对条带上行开采煤层层间条带平衡岩层进行了理论分析,通过提出的条带上行开采上位煤层条带工作面宽长比的概念(ξ=L_y~2/L_x~2),得出了岩层破断的力学判据:弹性理论判据L_y<(π~2hτ_0(3ξ+2)/[6(ξ+μ)γ-3π~2τ_0h])~(1/2)和塑性理论判据L_y<12ξhσ_t/[γ((3ξ+1)~(1/2)-1)~2](ξ为上部煤层条带工作面的宽长比),两式组合即为条带上行开采上下位煤层间岩层破断的综合判据。数值模拟结果表明,结合煤柱“五区”模型分析可知,由于上部煤柱位于采空区上方,随着围岩应力的调整,支承压力高峰向煤柱体内部扩展,承载塑性区逐渐向煤岩柱内部移动,局部破坏区逐渐扩展至整个煤柱,使上部煤柱处于承载软化区,屈服区范围逐渐加大,进而导致煤柱整体失稳破坏,条带开采效果大大降低。在条带上行开采过程中,一定的煤层间距、下位煤层的条带采宽、煤柱的位置关系和条带平衡岩层岩性是条带上行开采的四个关键因素。针对工程实例进行了安全性分析并提出安全对策。
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TD823.6

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 陈彦军;复杂围岩条件极近距离薄煤层群开采相关技术研究[D];山东科技大学;2010年
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
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1 闫丽梅;高层建筑结构自由振动分析的ODE方法[D];河南理工大学;2010年
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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6 王金法 宋媛;科学稳产“三重奏”[N];中国石化报;2004年
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8 赵小兰;浙江:气象参与构筑美好家园[N];中国气象报;2005年
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9 毕文权;汽车桥壳热冲压成形工艺数值模拟及工程应用研究[D];吉林大学;2009年
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1 孔令海;近距离煤层条带上行开采煤岩层变形破坏机理及数值模拟研究[D];山东科技大学;2007年
2 柏劲松;感应加热钢板变形规律的研究[D];大连理工大学;2006年
3 萨仁高娃;燃气轮机干式低NOx燃烧室的性能数值模拟分析[D];内蒙古工业大学;2006年
4 王雪丰;城市取水泵站前池整流技术数值模拟研究[D];河海大学;2007年
5 张敏;桩基托梁挡土墙设计理论与工程应用研究[D];西南交通大学;2007年
6 杨吉;鼓风式燃气热水器燃烧室的数值模拟分析[D];华中科技大学;2006年
7 李丽丽;不同用途的叶轮机械内部流场数值模拟分析及结构优化研究[D];大连理工大学;2008年
8 胡铁柱;瓦斯爆炸传播规律数值模拟研究[D];中国矿业大学(北京);2008年
9 张小霞;超高分子量聚乙烯气辅挤出的数值模拟分析[D];南昌大学;2008年
10 徐成;基于块体单元法的配筋砌块墙体数值模拟研究[D];西安理工大学;2008年
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