承壓水體上安全采煤,是目前我國許多礦區(qū)面臨的緊迫和現(xiàn)實問題。煤層回采過程中的底板巖層的穩(wěn)定性和巖體滲流過程是一個極其復(fù)雜的過程,它受到應(yīng)力場和滲流場的相互影響。針對淮南潘謝礦區(qū)A組煤開采的實際地質(zhì)條件,主要研究內(nèi)容成果如下：（1）通過對潘謝礦區(qū)實際巖層取樣,進(jìn)行了巖石滲透性試驗和研究,得出了底板完整巖石的滲透規(guī)律。（2）運(yùn)用彈性理論和塑性理論,結(jié)合潘謝礦區(qū)A組煤層的實際地質(zhì)情況,得出了該條件下的底板破壞情況。（3）運(yùn)用多物理場COMSOL數(shù)值模擬軟件,在應(yīng)力場和滲流場藕合情況下,對潘謝礦區(qū)A組煤在不同條件（不同推進(jìn)距離、不同工作面長度、不同隔水層厚度、不同采厚等）下開采的底板穩(wěn)定性等進(jìn)行了模擬分析,得出隨著工作面推進(jìn)和工作面長度的增加,巖層底板的破裂深度一般維持在15-18m；隨著隔水層厚度增大,底板巖層的破裂深度和規(guī)模逐漸減��；隨著采厚增加,底板破壞深度隨之增大。（4）通過相似模擬實驗和非接觸的光學(xué)測量技術(shù),研究了A3煤層一次采全高時的底板破壞情況,結(jié)果表明,相似模擬結(jié)果與理論分析和對應(yīng)的數(shù)值模擬等結(jié)果基本相吻合。 

【文章來源】：安徽理工大學(xué)安徽省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)現(xiàn)狀
            1.2.1.1 現(xiàn)場實測
            1.2.1.2 實驗室研究
            1.2.1.3 理論研究
        1.2.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.3 存在的問題
    1.4 研究內(nèi)容和方法
    1.5 研究技術(shù)路線
2 巖石滲透性實驗
    2.1 巖石全應(yīng)力-應(yīng)變過程滲透實驗
        2.1.1 試件取樣和備制
        2.1.2 試驗操作步驟
        2.1.3 三軸滲透性實驗
    2.2 小結(jié)
3 底板穩(wěn)定性理論分析
    3.1 動壓影響下底板巖體破壞特征分析
        3.1.1 彈塑性理論分析
        3.1.2 滑移線場理論分析
    3.2 潘北礦A組煤開采底板突水預(yù)測的理論分析
        3.2.1 彈塑性理論計算潘北礦A組煤開采底板破壞深度
        3.2.2 滑移場理論計算潘北礦A組煤開采底板破壞深度
            3.2.2.1 A3煤層上分層開采計算
            3.2.2.2 A3煤層一次采全高開采計算
    3.3 小結(jié)
4 潘謝礦區(qū)A組煤開采底板穩(wěn)定性數(shù)值模擬
    4.1 三維數(shù)值模型和數(shù)學(xué)方法
        4.1.1 基本假設(shè)
        4.1.2 數(shù)學(xué)模型
        4.1.3 數(shù)值解法
    4.2 數(shù)值模擬軟件comsol簡介
    4.3 計算模型的建立
        4.3.1 潘謝礦區(qū)工作面實際地質(zhì)條件
        4.3.2 模型尺寸和邊界條件
        4.3.3 材料參數(shù)和本構(gòu)關(guān)系
        4.3.4 計算方案
    4.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析
        4.4.1 不同推進(jìn)距離對底板穩(wěn)定性的分析
        4.4.2 不同工作面長度對底板穩(wěn)定性的分析
        4.4.3 不同隔水層厚度對底板穩(wěn)定性的分析
        4.4.4 不同采厚對底板穩(wěn)定性的分析
    4.5 小結(jié)
5 A組煤開采底板破壞相似模擬實驗
    5.1 相似模擬的理論基礎(chǔ)
    5.2 相似模型的建構(gòu)
        5.2.1 相似材料和配比參數(shù)
        5.2.2 模型加載和水壓模擬
        5.2.3 測試方法和實驗過程
    5.3 A3煤層一次采全高
        5.3.1 底板巖層應(yīng)力分布特征
        5.3.2 底板巖層變形移動特征
        5.3.3 回采過程和分析
    5.4 小結(jié)
6 主要結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 存在問題與展望
主要參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介及讀研期間主要發(fā)表論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]承壓水上開采工作面底板破壞規(guī)律相似模擬試驗[J]. 姜耀東,呂玉凱,趙毅鑫,張黨育.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2011(08)
[2]非均布高壓水對采煤工作面底板隔水巖層破壞特征及其突水條件研究[J]. 虎維岳,朱開鵬,黃選明.  煤炭學(xué)報. 2010(07)
[3]無斷層底板關(guān)鍵層破斷后的穩(wěn)定性分析[J]. 林遠(yuǎn)東,涂敏.  礦業(yè)工程研究. 2010(02)
[4]A組煤層底板灰?guī)r水水質(zhì)特征及其形成機(jī)理[J]. 張磊,許光泉,劉澤功,李佩全,嚴(yán)家平,黃向菁,胡友彪.  煤炭工程. 2010(04)
[5]基于FLAC3D的千米埋深的煤層底板影響深度模擬[J]. 董東林,洪益清,錢增江.  煤炭工程. 2010(02)
[6]承壓水上開采煤層底板隔水層裂隙演化規(guī)律的試驗研究[J]. 馮梅梅,茅獻(xiàn)彪,白海波,王鵬.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2009(02)
[7]受底板承壓水威脅煤層開采安全性分區(qū)探討[J]. 尹會永,魏久傳,劉同彬,郭建斌.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2008(11)
[8]疏水降壓法在工作面防治水中的應(yīng)用[J]. 葛家德,王經(jīng)明.  煤炭工程. 2007(08)
[9]巖體應(yīng)力與滲流的耦合及其工程應(yīng)用[J]. 張金才,王建學(xué).  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2006(10)
[10]應(yīng)用數(shù)字散斑相關(guān)方法實驗研究雁列斷層變形破壞過程[J]. 陳俊達(dá),馬少鵬,劉善軍,金觀昌.  地球物理學(xué)報. 2005(06)

博士論文
[1]煤礦底板突水機(jī)理及破壞裂隙帶演化動態(tài)探測技術(shù)[D]. 劉樹才.中國礦業(yè)大學(xué) 2008



本文編號：3170527