本文關鍵詞：多煤層開采高應力演化與能量場分布規(guī)律研究

  更多相關文章： 多煤層開采 數(shù)值模擬 相似模擬 高應力演化 能量場分布

【摘要】：近年來,隨著煤炭開采強度的加大,煤層賦存條件優(yōu)越的礦體越來越少,煤層群開采受到越來越多的關注。煤層群煤層多次采動后,受其影響下應力承載結構減弱、采動高應力形成、采動應力相互演化疊加,進而出現(xiàn)巷道支護困難、頂?shù)装宀灰卓刂�、沖擊地壓、瓦斯抽采困難等多種問題。根據(jù)淮南礦區(qū)潘二礦西四采區(qū)A、B組煤(B8、B7、B6、B5、B4、A3、A1煤)煤層賦存條件以及開采技術特征,綜合采用礦井現(xiàn)場試驗研究、數(shù)值模擬試驗、實驗室相似材料模擬試驗和理論計算分析等方法,對煤層群大范圍采場圍巖多煤層采動下高應力演化和能量場分布規(guī)律進行了研究。研究在大量現(xiàn)場試驗的基礎上,對采場開采技術特征、煤巖物理力學參數(shù)進行試驗、分析、匯總,進而設計了A、B組煤多煤層多次采動FLAC3D數(shù)值模擬模型、實驗室相似材料模擬試驗模型。研究分析了多煤層一次采動下圍巖應力場、塑性區(qū)演化分布特征以及能量場分布規(guī)律,以及多煤層多次采動下圍巖應力場、塑性區(qū)演化分布特征以及能量場分布規(guī)律�；诿簩尤憾嗝簩娱_采條件下高應力演化效應和能量場分布規(guī)律,構建了多煤層卸壓開采應力演化模型以及能量場演化模型。多煤層卸壓開采條件下,圍巖應力在多次開采情況下應力的“疊加”效應以及在縱向距離上隨著距開采煤層距離不同而產(chǎn)生“均化”效應。在煤層采出時,能量場具有和圍巖應力場較為相似的分布特征,在開采煤層煤壁前方呈現(xiàn)出能量耗散釋放分區(qū)、能量激活敏感區(qū)以及能量儲存穩(wěn)定區(qū)分區(qū)特征。研究結果對相近工程地質條件下礦井安全、高效開采以及煤與瓦斯共采提供了重要的指導意義和參考價值,具有顯著的社會效應和經(jīng)濟效益。
【關鍵詞】：多煤層開采 數(shù)值模擬 相似模擬 高應力演化 能量場分布
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD32;TD821
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 1 緒論13-19
• 1.1 研究背景和意義13-14
• 1.1.1 研究背景13
• 1.1.2 研究意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 多煤層開采支承壓力分布規(guī)律14-15
• 1.2.2 煤巖體多次加卸載應力-變形特征15-16
• 1.2.3 煤巖體能量場研究現(xiàn)狀16
• 1.3 研究內(nèi)容及技術路線16-19
• 1.3.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 技術路線17-19
• 2 地質條件概況19-27
• 2.1 煤層賦存特征分析19-22
• 2.2 煤巖物理力學特性試驗22-26
• 2.2.1 試驗內(nèi)容22
• 2.2.2 巖芯試驗22-24
• 2.2.3 煤巖物理力學參數(shù)測試結果24-26
• 2.3 本章小結26-27
• 3 多煤層開采高應力演化和能量場分布規(guī)律數(shù)值模擬試驗研究27-59
• 3.1 數(shù)值模型構建27-32
• 3.2 應力場演化特征分析32-46
• 3.2.1 單煤層開采采動應力演化特征32-41
• 3.2.2 多煤層開采采動應力演化特征41-46
• 3.3 塑性區(qū)及破壞深度分析46-49
• 3.4 能量場演化特征分析49-57
• 3.4.1 煤巖體開采中能量分析綜述49-51
• 3.4.2 煤層開采過程中能量分析方法的確定51
• 3.4.3 煤層開采過程中能量分布特征51-57
• 3.5 本章小結57-59
• 4 多煤層開采高應力演化相似模擬試驗研究59-73
• 4.1 相似模型構建59-64
• 4.1.1 試驗平臺設計59
• 4.1.2 配比材料59-62
• 4.1.3 加載方式62
• 4.1.4 量測方法及測點布置62-63
• 4.1.5 模型制作63-64
• 4.1.6 開采方案64
• 4.2 應力場演化特征分析64-71
• 4.2.1 單煤層開采采動應力演化特征64-66
• 4.2.2 多煤層開采采動應力演化特征66-71
• 4.3 本章小結71-73
• 5 多煤層開采高應力演化與能量場分布規(guī)律分析73-83
• 5.1 多煤層開采采動應力演化規(guī)律分析73-77
• 5.1.1 多煤層開采多重卸壓模型分析73-75
• 5.1.2 多煤層開采高應力演化模型分析75-77
• 5.2 多煤層開采能量場演化規(guī)律分析77-81
• 5.2.1 采動煤巖體能量演化機制分析77-78
• 5.2.2 采動煤巖體能量演化與應力分布關系78-81
• 5.3 本章小結81-83
• 6 結論83-85
• 6.1 主要結論83-84
• 6.2 研究展望84-85
• 參考文獻85-89
• 致謝89-90
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果90

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本文編號：898558