极近距离煤层交错采场覆岩破坏规律研究

论文摘要

论文选题自济（宁）北矿区岱庄煤矿开采极近距离煤层交错工作面开采,从大结构演化角度对形成的空间交错“十”字型采场覆岩破坏规律进行研究。论文首先对“十”字型采场中上部工作面开采对底板的破坏进行弹塑性力学分析、资料总结,对极近距离煤层进行了定义。然后理论分析得出采场开采后覆岩破坏的垮落带、断裂破坏带的范围计算流程,通过对垮落带、断裂破坏带及离层带破坏边界周边的载荷转移分析,论证了覆岩破坏支承压力拱大结构的存在及形态。论文对上下采场覆岩破坏范围及空间结构进行了理论分析,然后采用相似材料实验建立“十”字型采场开采的二维模型、应用数值模拟软件Flac3D建立三维开采模型,从不同角度、分阶段对极近距离空间交错采场覆岩破坏规律、空间大结构及支承压力的演化进行了分析,研究成果如下:当“十”字型采场下部工作面距离上部采空区距离较远时,采场的覆岩破坏结构及支承压力演化规律均符合三面均未采动的“O”型采场的演化规律;当下部工作面靠近上部采空区时,上下采场形成的支承压力拱拱脚重合,煤体支承压力增大,当下部工作面距离上部采空区之间煤体宽度缩小至一定值时,拱脚叠合处煤体破坏,两破坏拱之间的覆岩发生高位离层、整体下沉,两覆岩破坏结构突变贯通,形成冲击地压;当下部工作面穿过采空区后,破坏高度增大至上下工作面面长之和的21/2/4倍以上;随下部工作面背离上部采空区距离增大,下部工作面覆岩破坏结构及支承压力演化逐渐恢复“O”型采场的特点。论文针对“十”字型采场覆岩破坏结构贯通前易出现的顶板灾害,提出了充填开采、改变落煤方向、微震监测等防治、监测方案。课题对“十”字型采场各阶段覆岩破坏及支承压力演化规律进行研究总结,并针对上下采场覆岩破坏大结构贯通前易形成冲击地压提出了防治措施,为保证矿井安全生产提供理论支持,具有重要现实意义。同时,本课题的内容是对极近距离空间交错形成的“十”字型采场覆岩破坏规律的基础性研究,可视为对现有采场覆岩空间结构理论的丰富。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容及技术路线
• 2 极近距离空间交错采场形成覆岩破坏结构及支承压力演化
• 2.1 上部工作面开采底板破坏对下部煤层的影响
• 2.2 采动覆岩破坏结构分析
• 2.3 下部煤层开采时覆岩破坏结构演化
• 2.4 极近距离采场开采下部煤层支承压力演化
• 2.5 本章小结
• 3 极近距离空间交错采场覆岩破坏规律相似材料模拟研究
• 3.1 实验概况
• 3.2 覆岩破坏的三带结构
• 3.3 覆岩破坏相似材料模拟结果分析
• 3.4 本章小结
• 4 极近距离空间交错采场覆岩破坏结构及支承压力演化数值模拟
• 4.1 数值模拟方法及模拟软件的选择
• 4.2 数值模拟
• 4.3 极近距离空间交错覆岩破坏规律数值模拟分析
• 4.4 下部煤层采场支承压力数值模拟分析
• 4.5 本章小结
• 5 极近距离空间交错"十"字型采场顶板灾害防治
• 5.1 极近距离空间交错"十"字型采场顶板灾害防治措施
• 5.2 极近距离空间交错"十"字型采场围岩稳定性监测
• 6 主要结论及展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 7 攻读硕士期间的主要成果
• 7.1 发表论文
• 7.2 参与的科研项目
• 参考文献
• 致谢