【摘要】：煤炭在安全生產(chǎn)過程中,常常會遇到各種礦井事故,其中覆巖破壞引發(fā)的頂板事故給煤礦帶來了巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。為了防止這類災害的發(fā)生,從事相關行業(yè)的人們對此十分關注和重視,迫切需要利用相關測試技術和方法對覆巖破壞特征進行精細化研究。文章通過介紹覆巖破壞探測基本原理及測試方法,利用FLAC~(3D)數(shù)值軟件構建采場覆巖三維地質模型,研究煤層開采過程中覆巖變形破壞的特征,并結合地電場觀測系統(tǒng)和相關監(jiān)測技術對采煤面電阻率值和電極電流變化進行有效探測,綜合分析采場覆巖破壞發(fā)育規(guī)律,這對于煤礦安全、高效開采具有重大的意義。根據(jù)內蒙古門克慶礦區(qū)某采煤工作面3-1煤層頂板巖層力學測試數(shù)據(jù),構建FLAC~(3D)數(shù)值模型對采場覆巖變形破壞特征進行模擬研究。其數(shù)值模擬結果表明:煤層回采過程中,采場覆巖出現(xiàn)應力集中和增大的現(xiàn)象,工作面兩側及周圍圍巖則形成了應力支撐結構。工作面頂板和底板都以剪切破壞為主,采場覆巖塑性區(qū)破壞形態(tài)呈“馬鞍狀”分布,導水裂隙帶發(fā)育高度為105.9m;覆巖位移量隨著煤層回采持續(xù)增加,最大可達0.176m。采用地電場觀測系統(tǒng)和電阻率CT法監(jiān)測技術對門克慶礦區(qū)某采煤工作面3-1煤層回采過程中覆巖破壞發(fā)育規(guī)律進行實測,其中電阻率反演結果和電極電流比值變化結果確定了覆巖導水裂隙帶發(fā)育高度為108m,為砂質泥巖與泥巖界面位置;垮落帶發(fā)育高度為22m,為細粒砂巖和中粒砂巖界面位置。工作面超前應力影響范圍為60m,離層裂隙帶發(fā)育范圍為120~127m。3-1煤層平均采高4.35m,裂采比為24.6,垮采比為5.1。工作面導水裂縫帶的鞍部發(fā)育高度略低于邊緣高度。通過對數(shù)值模擬和現(xiàn)場實測結果的綜合分析,判斷兩者探測的導水裂隙帶發(fā)育高度和覆巖破壞發(fā)育形態(tài)是基本一致的,從而確定侏羅紀3-1煤層開采導致導水裂隙帶最終發(fā)育高度為108m,垮落帶發(fā)育高度為22m。又由于經(jīng)驗公式所得的導水裂隙帶高度較實測結果相差較大,表明防治水規(guī)定的“兩帶”計算公式具有一定的局限性和區(qū)域性,在門克慶礦區(qū)不能完全適用。同時,實測結果中裂高比和垮采比可以為侏羅紀煤層開采覆巖破壞發(fā)育規(guī)律研究提供一定的參考價值,為礦井安全生產(chǎn)、水害防治和保護煤柱的留設提供一定的基本保障。圖[23]表[5]參考文獻[98]
【圖文】：

-2017年煤礦事故統(tǒng)計

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【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD325

【參考文獻】

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本文編號：2697977