本文選題：緩傾斜　切入點：中厚煤層　出處：《重慶大學》2015年碩士論文

【摘要】：進入21世紀,隨著我國新一輪經濟結構的布局與發(fā)展,煤炭資源在國民經濟中依舊占有較高的比重。其中煤礦開采中的地層應力變化及安全開采已越來越受到人們的關注。煤礦開采過程中,巷道的掘進及工作面的回采,都會使得煤層圍巖應力場重新分布。采場圍巖的應力受采動影響,原有應力平衡被破壞,巷道圍巖的結構及承載能力受到一定的影響,某些應力集中區(qū)還會造成圍巖的變形失穩(wěn)、甚至出現煤巖體的破碎、巖爆及突出,直接影響煤炭的正常生產。因此,采動應力場的監(jiān)測、控制及研究,逐漸成為與煤炭開采并存的問題之一,受到人們的普遍關注。本文以川煤集團白皎煤礦為背景,研究了該礦緩傾斜煤層開采過程中回采巷道圍巖應力場的時空演化規(guī)律,并對覆巖破裂規(guī)律進行了分析,為工作面的安全高效開采提供了一定的理論依據和技術支持。本文運用有限差分軟件FLAC3D,對緩傾斜中厚煤層的開采過程進行模擬,分析了不同采距下采場圍巖的應力位移變化,研究了采動應力場的時空演化規(guī)律深入探討了覆巖破斷移動變形規(guī)律。論文的主要工作和取得的研究成果如下:①在前人研究成果的基礎上,從理論上對緩傾斜中厚煤層開采后的煤巖體應力、垮落形態(tài)、破壞裂隙擴展等機理進行分析。并系統(tǒng)研究了采場覆巖“三帶”的分布及影響高度、范圍的確定;分析了覆巖破斷的應力學模型;對裂隙場的空間形態(tài)進行理論描述。②將現場鉆取的巖石樣本進行加工,制作成實驗室標準試件,通過巖石力學性質試驗得到試件的一般抗壓強度為39.13MPa;通過Mohr極限應力圓理論及巖石破斷角θ計算得出三組試件的參數黏聚力c,取平均值為7.95MPa。結合室內物理力學性質試驗及白皎礦地質情況得出煤系地層的物理力學特性,為數值模擬提供材料參數支持。③運用有限差分軟件FLAC3D對緩斜中厚煤層開采進行數值模擬,結果表明:應力場受采動影響而變化,采面推進50m時,上山保護煤柱附近圍巖最大垂向應力達到50.33MPa;回采150m時垂向應力增大為66.58MPa,與采面未開挖前初始應力18.24MPa比較,增大了48.34MPa,頂板最大下沉量達20.30cm。該處現場實測最大位移下沉量為24.80cm,模擬結果與現場測量值較吻合。④對圍巖應力現場監(jiān)測數據和數值模擬結果進行對比分析,隨著工作面的推進,對固定監(jiān)測點的影響越來越明顯,垂直應力逐漸變大、且應力變化速率隨開挖距離的接近而逐漸加快;頂板覆巖及底板巖層的移動變形逐漸增大。
[Abstract]:In the 21st century, with the layout and development of China's new economic structure, The coal resources still occupy a high proportion in the national economy. The change of stratum stress and safe mining in coal mining have been paid more and more attention. In the process of coal mining, the tunneling of roadway and the mining of working face are paid more and more attention. The stress of surrounding rock of stope is affected by mining movement, the original stress balance is destroyed, and the structure and bearing capacity of roadway surrounding rock are affected to some extent. Some stress concentration areas will cause the deformation and instability of surrounding rock, even the breakage of coal and rock mass, rock burst and outburst, which will directly affect the normal production of coal. Therefore, the monitoring, control and study of mining stress field, This paper, taking Baijiao Coal Mine of Sichuan Coal Group as background, studies the time and space evolution law of surrounding rock stress field of roadway in the mining process of slowly inclined coal seam. The fracture law of overburden rock is analyzed, which provides certain theoretical basis and technical support for safe and efficient mining of coal face. In this paper, the mining process of gently inclined medium thick coal seam is simulated by using finite-difference software FLAC3D. The variation of stress and displacement in surrounding rock of stope under different mining distances is analyzed. In this paper, the temporal and spatial evolution of mining stress field is studied, and the deformation law of overburden fracture movement is deeply discussed. The main work and the research results obtained in this paper are as follows: 1. Based on the previous research results, This paper theoretically analyzes the mechanism of coal and rock mass stress, collapse form and fracture expansion after mining of gently inclined medium thick coal seam, and systematically studies the distribution of "three zones" of overburden rock in stope and the determination of influence height and range. The stress model of overburden rock fracture is analyzed, and the space shape of fracture field is described theoretically. The general compressive strength of the specimen is 39.13 MPA through rock mechanical property test, and the cohesion force of three groups of specimens is calculated by Mohr limit stress circle theory and rock fracture angle 胃, the average value is 7.95 MPa, combined with indoor physical mechanics. The physical and mechanical properties of coal measure strata are obtained by qualitative tests and geological conditions of Baijiao Mine. To provide material parameter support for numerical simulation, using finite difference software FLAC3D to simulate mining of gently inclined medium thick coal seam. The results show that the stress field changes under the influence of mining movement, and the mining face advances 50 m. The maximum vertical stress of surrounding rock near the coal pillar is 50.33 MPA, and the vertical stress increases to 66.58 MPA at 150 m after mining, which is compared with the initial stress 18.24MPa before the mining face is not excavated. The maximum subsidence of roof is increased to 20.30 cm, and the measured maximum displacement is 24.80 cm. The simulation results are in good agreement with the measured values. 4. The field monitoring data and numerical simulation results of surrounding rock stress are compared and analyzed with the advance of the working face. The effect on the fixed monitoring points is more and more obvious, the vertical stress becomes larger, and the change rate of the stress increases with the distance of excavation, and the moving deformation of the roof overburden and the bottom rock layer increases gradually.
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD823.252;TD31

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本文編號：1654831