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露井联采矿山边界参数优化及覆岩关键层破断特征分析

刘培培  
【摘要】: 我国一直都是煤炭消费大国,这种状况仍会持续很长一段时期。随着国家经济建设的飞速发展,能源消费也必将迅速增长,而煤炭生产中的效率和安全性的要求也会不断提高。在高产高效矿井建设过程中,露井联采作为一种新的采矿模式应运而生,但在巨厚近水平煤层的露井联采方面,国内外都没有成熟的工程经验。本文在对已有的研究成果进行深入分析的基础上,采用相似模拟和数值分析相结合的研究方法,对露井联采边坡的边界参数优化和覆岩关键层破断特征进行了研究。 (1)根据相似理论和工程原型,设计并进行了相似模拟试验,主要研究了井工开采下,覆岩和边坡台阶变形破坏特征,初步研究了井工开采方向对边坡稳定性的影响。相似模拟试验的结果和现场实测数据吻合较好。 (2)为取得合理的物理力学参数,采用相似模拟试验中的地质剖面,在FLAC3D中建立三维数值模型模拟相似模拟试验中的开采过程,并使结果与相似模拟试验吻合。设计巨厚近水平煤层条件下不同的露井联采方案,对应不同的方案构建计算模型进行数值模拟。数值模拟中,依据一定的标准控制开采,对模拟结果进行对比分析,从而优化边界参数。 (3)把岩层控制中的关键层理论应用到露井联采边坡中,将露井联采边坡工程模型概化为两种力学模型,从内力和变形两个方面,研究在工作面推进过程中关键层岩板的破断特征。通过对比分析计算结果并结合实际,判断两种力学模型的合理性。 通过以上研究分析得出了一些露井联采边坡的变形破坏规律,为巨厚近水平煤层的露井联采工程实践提供了理论参考。


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