在煤礦生產過程中,陷落柱的存在嚴重影響著采區(qū)和工作面的布置,降低了煤炭采出率,減小了礦井服務年限,威脅著礦井安全生產。據統(tǒng)計在所有礦井突水事故中,陷落柱突水造成的直接經濟損失最大。因此研究陷落柱的發(fā)育特征和陷落柱突水機理對提高礦井生產安全,合理布置采區(qū)和工作面,提高煤炭采出率等有重要的意義。本篇論文主要對底板隱伏陷落柱的活化突水情況進行研究,主要工作和結論如下:（1）結合相關力學知識,研究分析了陷落柱和柱體周邊圍巖的應力分布及陷落柱在自重、圍巖應力、地下水壓等條件下的應力分布公式,并推導出陷落柱活化導水的判據和底板隱伏陷落柱活化導水情況下的圍巖滲透寬度、周邊塑性破壞寬度、巷道底板開采破壞深度,并給出突水判據。（2）運用FLAC 3D數值模擬軟件模擬分析了采動條件下底板隱伏陷落柱頂部與工作面底板之間巖層的不同巖性組合及底板隱伏陷落柱在工作面底板的位置對陷落柱活化突水的影響。通過模擬發(fā)現(xiàn):“軟硬軟硬”和“硬軟硬軟”組合的阻水性能最好,“軟硬軟”和“硬軟硬”組合次之,“軟-硬”和“硬-軟”組合的阻水性能相比之下最差,最易發(fā)生突水;相同條件下,位于工作面的側下方的底板隱伏陷落柱比位于工作面的中... 

【文章來源】：山東科技大學山東省

【文章頁數】：91 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１技術路線圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｏｕｔｅ?ｍａｐ??

Ｆｉｇ．２．１?ｓｔｒｅｓｓ?ａｎａｌｙｚｉｎｇ?ｏｆ?ｈａｌｆ?ｒｏｏｍａｇｅ?ｂｏｄｙ??乃就是承壓水對陷落柱填充物的有效沖擊力，力的作用面認為是個平面，??面的上部認為是一個半無限體，如圖２．１?（ａ）所示，這個半無限體下部承受均??勻載荷即承壓水水力。將這一半無限體上的法向應力設為６，由彈性理論得：??Ｐ，?ｆ（＼－２Ｍ）Ｒ?３ｒ２ｚ??式（２．２６〉??式（２．２７）??３／＾ｚ３??Ｇｚ?＂?２７ｒＲ５?式（２．２８）??式中，ｚ?柱坐標Ｚ軸坐標值；ｒ——水平軸向長度，大小等于；??Ｒ——空間長度，大小等于％／ｒ２＋ｚ２??上式可以用疊加法處理。見圖２？丨（ｂ），對半無限體內一點Ａ坐標為（ｒ，ｚ），??其在表面的投影為Ｍ，取微分面積＝?ｓ辦／Ａ，可得Ａ點應力：??°■，筆式（１２９）??Ｐ．?ｒｒＪ＼－２／ｕ）?３ｒ２ｚ?

內的填充物的隔水性能不強或發(fā)生剪切破壞而引發(fā)活化導水。??２．２．１陷落柱與圍巖發(fā)生相互錯動而活化導水判據??對于這一條件下的活化導水，我們可以采用極限平衡原理來研究，如圖２．２??所示，圓柱形陷落柱，圓面周長／，膠結層厚度為仏膠結層下表面與地面的距??離為Ｉ，ｉ？是邊界單元面上的極限垂直剪切應力。??Ｖ—?—??Ｚ??ｈ??圖２．２柱體剪切應力圖??Ｆｉｇ．２．２?Ｓｈｅａｒ?ｓｔｒｅｓｓ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ?ｏｎ?ｋａｒｓｔ?ｃｏｌｌａｐｓｅ?ｃｏｌｕｍｎ??根據庫倫準則公式可得：??ｒ?＝?ｃ?＋?ｃｒｒｔａｎ＾?式（２．３９）??式中，ｃ——泥石膠結層與圍巖的粘聚力；彡——內摩擦角。??則柱體邊界上的抗剪力為：??Ｑ?＝?ｃｌｈ?＋?ａｒｌｈｉｍ＜ｔ＞?式（２．４０）??陷落柱受到底部承壓水向上的力Ｐ。，若柱體和頂部巖層的重力為％??承壓水作用界面面積為＆那么承壓水作用界面上的載荷為??１３??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]太灰疏放對陷落柱活化導水的影響及監(jiān)測預警[D]. 張迪.中國礦業(yè)大學 2016
[2]深部煤層開采底板破壞特征研究[D]. 李鋒.河北工程大學 2012
[3]遺傳算法和BP神經網絡在煤礦突水預測中的應用研究[D]. 喬育鋒.西安建筑科技大學 2011



本文編號：3498330