發(fā)布時(shí)間：2018-01-17 15:05

  本文關(guān)鍵詞：矸石充填體宏細(xì)觀力學(xué)特性及充填綜采支架圍巖關(guān)系研究　出處：《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 綜合機(jī)械化充填開(kāi)采 矸石充填體 壓實(shí)蠕變 顆粒流 支架圍巖關(guān)系

【摘要】：液壓支架-圍巖-充填體之間的關(guān)系是綜合機(jī)械化充填開(kāi)采技術(shù)體系中最重要的問(wèn)題之一,而充填體性質(zhì)研究是解決該問(wèn)題的基礎(chǔ)和保證。本文運(yùn)用實(shí)驗(yàn)測(cè)試、理論分析、數(shù)值模擬和相似材料物理模擬等方法,研究了矸石充填體的宏細(xì)觀力學(xué)性質(zhì),并對(duì)綜合機(jī)械化充填開(kāi)采過(guò)程中的支架-圍巖-充填體間的關(guān)系展開(kāi)了系統(tǒng)的研究。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新工作和研究成果包括以下幾個(gè)方面:(1)通過(guò)側(cè)限壓實(shí)試驗(yàn)研究了多種礦渣混合料的應(yīng)力-應(yīng)變、壓實(shí)度和變形模量特征,發(fā)現(xiàn)應(yīng)力-應(yīng)變滿足對(duì)數(shù)關(guān)系,適當(dāng)增大細(xì)小顆粒、石灰或水含量,都有利于提高體系的抗壓縮性能。結(jié)合Singh-Mitchell蠕變模型對(duì)破碎矸石的側(cè)限壓實(shí)蠕變?cè)囼?yàn)過(guò)程進(jìn)行分析,得到了適合五種破碎矸石的壓實(shí)蠕變方程。(2)建立了離散元計(jì)算模型,分別對(duì)礦渣混合料的側(cè)限壓縮和矸石充填體的雙軸壓縮進(jìn)行數(shù)值模擬分析。發(fā)現(xiàn)用簇單元模擬的結(jié)果更加接近于實(shí)際。石顆粒粘結(jié)強(qiáng)度或含石率較大時(shí),矸石充填體的雙軸壓縮峰值強(qiáng)度均較大,峰后軟化與漲落的現(xiàn)象也較為明顯。含石率大于50%以后,強(qiáng)力鏈的貫通性逐漸下降,力鏈也發(fā)生傾斜。力鏈形態(tài)會(huì)隨加載過(guò)程不斷變化。(3)創(chuàng)建了矸石充填體與充填采煤液壓支架夯實(shí)機(jī)構(gòu)的相互作用的顆粒流計(jì)算模型,研究發(fā)現(xiàn)引入振動(dòng)機(jī)制,能減緩?fù)茐喊宓膽?yīng)力增加速度,保證在相同應(yīng)力下,推壓板行進(jìn)距離更遠(yuǎn);增大頻率或振幅均能提高夯實(shí)效果。(4)建立了充填綜采支架-頂板-充填體力學(xué)模型,計(jì)算頂板巖梁的下沉量和工作面超前應(yīng)力分布。發(fā)現(xiàn)初始充填高度是控制頂板巖梁各部分的下沉和運(yùn)移穩(wěn)定性的決定性因素,對(duì)工作面超前應(yīng)力分布也有很大影響。支架作用于充填體的推壓作用力對(duì)頂板下沉及工作面超前應(yīng)力的控制作用主要表現(xiàn)在2.0MPa以內(nèi);支架讓壓高度對(duì)工作面超前應(yīng)力也有一定的影響。(5)建立充填采煤液壓支架和采場(chǎng)數(shù)值模型,對(duì)充填開(kāi)采過(guò)程進(jìn)行計(jì)算,驗(yàn)證了頂板變形和工作面超前應(yīng)力的理論計(jì)算結(jié)果。支架頂梁上的應(yīng)力分布整體上前面小后面大,且前、后頂梁上應(yīng)力都會(huì)隨開(kāi)采狀態(tài)而變化;支架讓壓高度對(duì)支架頂梁的應(yīng)力分布和數(shù)值都會(huì)產(chǎn)生極大的影響。(6)在合理確定充填體和支架相似模型后,利用相似模擬試驗(yàn)對(duì)充填綜采過(guò)程進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)初始充填高度和支架讓壓高度對(duì)頂板下沉量和超前應(yīng)力的影響規(guī)律與理論部分相同,試驗(yàn)測(cè)量值與理論計(jì)算值及數(shù)值計(jì)算結(jié)果也基本吻合。(7)成功地將充填開(kāi)采支架-頂板-充填體力學(xué)模型應(yīng)用于某礦工作面,計(jì)算頂板下沉和應(yīng)力分布規(guī)律,并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果比較,驗(yàn)證了模型的可靠性。
[Abstract]:The relationship between hydraulic support, surrounding rock and filling body is one of the most important problems in the comprehensive mechanized filling mining technology system, and the study of filling properties is the basis and guarantee to solve this problem. Theoretical analysis, numerical simulation and physical simulation of similar materials were used to study the macroscopic and meso-mechanical properties of gangue filling. The relationship between support, surrounding rock and filling body in the process of comprehensive mechanized filling mining is systematically studied. The main innovative work and research results in this paper include the following aspects: 1). The stress-strain of various slag mixtures was studied by lateral compaction test. According to the characteristics of compaction degree and deformation modulus, it is found that the stress-strain relationship is logarithmic, and the content of fine particles, lime or water is increased appropriately. Combined with the Singh-Mitchell creep model, the creep test process of the broken gangue was analyzed. The compaction creep equation for five kinds of broken gangue is obtained. (2) the discrete element calculation model is established. Numerical simulation analysis of the side limit compression of slag mixture and biaxial compression of gangue filling is carried out respectively. It is found that the results of cluster element simulation are closer to the reality. When the bond strength or rock content of stone particles is higher. The peak strength of biaxial compression of gangue filling is larger, and the phenomenon of softening and fluctuation after peak is also obvious. When the rock content ratio is more than 50%, the permeability of strong chain decreases gradually. The shape of the force chain will change with the loading process.) the particle flow calculation model of the interaction between the gangue filling body and the tamping mechanism of the filling coal mining hydraulic support is established. It is found that the vibration mechanism can slow down the increasing speed of the stress of the push plate and ensure that the pressure plate travels farther under the same stress. Increasing the frequency or amplitude can improve the compaction effect. It is found that the initial filling height is the decisive factor to control the stability of subsidence and migration of each part of roof slate beam. It also has a great influence on the distribution of the leading stress in the working face. The controlling effect of the pushing and pressing force acting on the filling body on the roof subsidence and the leading stress of the working face is mainly within 2.0 MPA. The hydraulic support and stope numerical model is established to calculate the filling mining process. The theoretical calculation results of roof deformation and working face advance stress are verified. The stress distribution on the top beam of the support is small and large on the whole, and the stress on the front and back top beam will all change with the mining state. The stress distribution and value of the top beam will be greatly affected by the pressure height of the support. (6) after the reasonable determination of the similar model of the filling body and the support. The similarity simulation test was used to study the filling process of fully mechanized coal mining. It was found that the influence of initial filling height and support pressure height on roof subsidence and lead stress was the same as that of theory. The experimental results are in good agreement with the theoretical values and the numerical results.) the steve-roof filling mechanics model is successfully applied to the mining face of a certain mine. The reliability of the model is verified by calculating the law of roof subsidence and stress distribution and comparing with the field measured results.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD823.7

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;“矸石充填置換煤關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)[J];采礦與安全工程學(xué)報(bào);2009年01期

2 歐陽(yáng)寶塔;郭春秀;;山東新汶礦業(yè)集團(tuán)翟鎮(zhèn)煤礦立業(yè)公司設(shè)計(jì)研發(fā)矸石充填支架提升矸石充填效率[J];礦產(chǎn)保護(hù)與利用;2009年06期

3 尹承水;;建筑物下矸石充填開(kāi)采技術(shù)的研究與應(yīng)用[J];山東煤炭科技;2012年06期

4 張孝飛;;矸石充填留巷技術(shù)的研究應(yīng)用[J];黑龍江科技信息;2013年27期

5 王懷德;;矸石充填系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J];山東煤炭科技;2006年06期

6 繆協(xié)興;張吉雄;;矸石充填采煤中的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析[J];采礦與安全工程學(xué)報(bào);2007年04期

7 竇曉峰;;煤礦井下矸石充填工藝系統(tǒng)研究[J];河北煤炭;2007年06期

8 郭廣禮;繆協(xié)興;查劍鋒;馬占國(guó);周振宇;;長(zhǎng)壁工作面矸石充填開(kāi)采沉陷控制效果的初步分析[J];中國(guó)科技論文在線;2008年11期

9 李榮德;關(guān)祥勇;劉子平;;井下煤炭矸石充填置換設(shè)備的選型及技術(shù)改造[J];科技信息;2008年33期

10 陳東;;矸石充填留巷技術(shù)的研究應(yīng)用[J];山東煤炭科技;2008年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 馬占國(guó);李玉壽;朱發(fā)浩;趙國(guó)貞;;巷采矸石充填圍巖穩(wěn)定性的試驗(yàn)研究[A];2010年海峽兩岸材料破壞/斷裂學(xué)術(shù)會(huì)議暨第十屆破壞科學(xué)研討會(huì)/第八屆全國(guó)MTS材料試驗(yàn)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

2 秦立倫;;泵送矸石充填技術(shù)研究與應(yīng)用[A];第四屆全國(guó)煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C];2009年

3 劉增平;呂衛(wèi)東;孫文亮;劉森;;串采矸石充填技術(shù)研究[A];2005年度山東煤炭學(xué)會(huì)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2005年

4 祁方坤;董軍;王君;;探詢綠色開(kāi)采新途徑：矸石充填機(jī)及矸石運(yùn)輸系統(tǒng)的改造[A];控制“三廢”污染 搞好礦區(qū)生態(tài)安全論文集[C];2008年

5 于德亮;岳尊彩;劉光旭;;興隆莊煤礦矸石充填開(kāi)采技術(shù)研究[A];全國(guó)“三下”采煤學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2012年

6 魯葉江;;唐山市矸石充填對(duì)水環(huán)境影響分析[A];2010全國(guó)“三下”采煤與土地復(fù)墾學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

7 高榮久;李樹(shù)志;何浩;;矸石充填采煤沉陷區(qū)復(fù)墾建筑用地研究進(jìn)展[A];全國(guó)“三下”采煤學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

8 張國(guó)杰;;基于矸石充填的煤柱回收技術(shù)探討[A];煤炭開(kāi)采新理論與新技術(shù)——中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)開(kāi)采專業(yè)委員會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

9 冀聯(lián)合;崔清才;冀大偉;;大傾角復(fù)雜頂板條件下原生矸石充填技術(shù)應(yīng)用[A];中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)成立五十周年系列文集2012年全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議�？ㄉ希C];2012年

10 黃永忠;韓永斌;王遺南;;煤巷矸石充填開(kāi)采巷間煤柱的合理留設(shè)[A];2010全國(guó)“三下”采煤與土地復(fù)墾學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 陳濤 郭春秀;翟鎮(zhèn)礦立業(yè)公司 矸石充填有了“搗實(shí)裝置”[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2009年

2 程礦生　喬瑞波;郭二莊礦：105萬(wàn)噸矸石充填到井下[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2013年

3 汪炳青;煤矸石充填置換技術(shù)環(huán)保顯效[N];中國(guó)化工報(bào);2009年

4 通訊員 李良 刁琳波 記者 韓廣臣;矸石充填技術(shù)輸出兄弟礦[N];中國(guó)煤炭報(bào);2008年

5 程占國(guó)　周書(shū)振;云駕嶺礦創(chuàng)新矸石充填技術(shù)[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報(bào);2009年

6 記者 王民;金牛公司首創(chuàng)矸石充填技術(shù)[N];經(jīng)濟(jì)參考報(bào);2009年

7 陳偉邋江記文;兗礦井下矸石充填技術(shù)創(chuàng)效顯著[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2008年

8 江記文;濟(jì)三礦實(shí)現(xiàn)井下矸石充填[N];濟(jì)寧日?qǐng)?bào);2007年

9 本報(bào)通訊員 張國(guó)文;矸石充填開(kāi)采再造“新礦”[N];安徽日?qǐng)?bào);2009年

10 梅術(shù)堅(jiān) 劉建華;河北金能：矸石充填的成功典范[N];中國(guó)煤炭報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 黃志敏;矸石充填體宏細(xì)觀力學(xué)特性及充填綜采支架圍巖關(guān)系研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2016年

2 李劍;含水層下矸石充填采煤覆巖導(dǎo)水裂隙演化機(jī)理及控制研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2013年

3 查劍鋒;矸石充填開(kāi)采沉陷控制基礎(chǔ)問(wèn)題研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2008年

4 王曦;基于煤矸石充填的重構(gòu)土壤水分運(yùn)移特征及環(huán)境效應(yīng)[D];安徽理工大學(xué);2014年

5 董守義;建筑物下急傾斜煤層群矸石充填開(kāi)采研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）;2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 宮傳剛;淮北礦區(qū)煤礦開(kāi)采對(duì)土地資源影響及煤矸石充填復(fù)墾技術(shù)研究[D];安徽理工大學(xué);2016年

2 李青青;基于高光譜的煤矸石充填復(fù)墾地土壤重金屬含量估算研究[D];安徽理工大學(xué);2016年

3 歐懿;矸石充填法在上行開(kāi)采中的應(yīng)用研究[D];湖南科技大學(xué);2015年

4 李勤;西馬礦1327工作面矸石充填開(kāi)采可行性研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2012年

5 王東升;矸石充填與垮落法混合綜采關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2015年

6 李志江;新元礦矸石充填開(kāi)采地表變形規(guī)律分析與研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2014年

7 李樹(shù)興;唐山礦建筑物下綜采工作面矸石充填系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2012年

8 章如芹;煤矸石充填復(fù)墾地水鹽運(yùn)移特征及復(fù)墾效應(yīng)研究[D];安徽理工大學(xué);2014年

9 高曉云;淮南礦區(qū)煤矸石充填對(duì)土地復(fù)墾的影響研究[D];安徽理工大學(xué);2013年

10 莫學(xué)飛;西馬礦矸石充填特性及地表移動(dòng)變形控制分析[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：1436747