本文關鍵詞：相鄰及孤島工作面防水隔離煤柱留設理論基礎研究

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【摘要】：防水隔離煤柱的合理留設是采空區(qū)積水防治的關鍵技術,與煤層賦存條件、煤及上覆巖層物理力學性質以及工作面布置等眾多因素密切相關。本文通過實驗研究、理論建模及現(xiàn)場驗證等手段,針對防水隔離煤柱的合理留設問題進行了系統(tǒng)研究�；诓蓤鰬χ胤植祭碚摵蜆O限平衡理論,考慮了煤體破壞形式,將防水隔離煤柱分為極限平衡區(qū)—彈性核區(qū)—水壓破壞區(qū),為進一步分析和確定防水隔離煤柱整體寬度構建了合理的框架;應用極限平衡理論和拋物線型強度準則,采用分離變量法,確定了極限平衡區(qū)寬度;考慮礦壓、水壓作用,選用統(tǒng)一強度理論,采用半逆解法,確定了彈性核區(qū)寬度;考慮水的浸潤軟化作用,確定了水壓破壞區(qū)寬度;通過力學建模量化分析了采空區(qū)寬度、煤層埋深、地應力、水壓等賦存地質因素以及煤柱高度、煤巖體拉壓強度、浸水弱化性、煤體孔隙變形能力等結構強度因素與防水隔離煤柱寬度關系;為方便實際工程應用,編寫了防水隔離煤柱留設程式,討論分析了留設參數(shù)的選取原則和計算方法,為現(xiàn)場實際煤柱留設工作做出了有益的指導;為獲取防水隔離煤柱力學模型參數(shù),進行了抗壓強度點荷載實驗及抗拉強度、地應力水壓致裂試驗,為模型參數(shù)分析及實際工程應用奠定了基礎;將本文研究成果應用于董家河礦防水隔離煤柱留設工作,計算得到極限平衡區(qū)寬度為2.83m,與該礦鉆探隊超聲無損探測結果相近;面間防水隔離煤柱整體寬度為30m,與前期預留防水隔離煤柱整體寬度相符。本文基于以上研究工作,初步建立了防水隔離煤柱留設體系,為解決類似工程問題提供了借鑒性的研究方法,為進一步豐富和深化該類問題的研究體系鋪設了良好的基礎。
【關鍵詞】：防水隔離煤柱 留設程式 極限平衡理論 強度準則
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD745;TD822.3
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 緒論7-13
• 1.1 選題背景及研究意義7-8
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 國外的研究現(xiàn)狀8-10
• 1.2.2 國內的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文研究的主要內容12-13
• 2 防水隔離煤柱合理寬度理論模型分析13-32
• 2.1 煤柱穩(wěn)定性影響因素分析13-16
• 2.2 力學模型的建立16-18
• 2.3 力學模型的求解18-30
• 2.3.1 強度準則分析18-22
• 2.3.2 極限平衡區(qū)寬度確定22-25
• 2.3.3 彈性核區(qū)寬度確定25-30
• 2.3.4 水壓破壞區(qū)寬度確定30
• 2.4 防水隔離煤柱合理寬度確定30-31
• 2.5 小結31-32
• 3 煤柱設計程式分析32-39
• 3.1 煤柱設計步驟32
• 3.2 煤柱優(yōu)化設計程式32-38
• 3.2.1 防水煤柱設計相關參數(shù)獲取32-35
• 3.2.2 極限平衡區(qū)寬度確定35
• 3.2.3 彈性核區(qū)寬度確定35-36
• 3.2.4 水壓破壞區(qū)寬度確定36
• 3.2.5 確定面間煤柱寬度36
• 3.2.6 孤島煤柱寬度確定36-38
• 3.3 小結38-39
• 4 模型力學參數(shù)實驗39-57
• 4.1 點荷載實驗及煤巖抗壓強度的確定39-44
• 4.1.1 點荷載實驗原理39-41
• 4.1.2 煤巖抗壓強度的確定41-44
• 4.2 水壓致裂實驗及煤巖抗拉強度、地應力的測試44-56
• 4.2.1 水壓致裂理論模型44-52
• 4.2.2 抗拉強度及地應力測試52-56
• 4.3 小結56-57
• 5 董家河礦防水隔離煤柱留設應用57-65
• 5.1 參數(shù)獲取57-58
• 5.2 極限平衡區(qū)寬度確定58-60
• 5.3 彈性核區(qū)寬度確定60-62
• 5.4 水壓破壞區(qū)寬度確定62-63
• 5.5 董家河礦面間煤柱寬度確定63
• 5.6 董家河礦孤島煤柱寬度確定63
• 5.7 小結63-65
• 6 結論65-67
• 6.1 結論65-66
• 6.2 展望66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-72
• 附錄72
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文72

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本文編號：1123698