本文關(guān)鍵詞：酸化煌斑巖物理力學(xué)特性及其對(duì)采場(chǎng)覆巖運(yùn)移的影響

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【摘要】：堅(jiān)硬頂板條件下礦壓顯現(xiàn)規(guī)律相比于普通頂板條件下,其礦山壓力顯現(xiàn)更為劇烈。采掘煤層推進(jìn)后,堅(jiān)硬頂板大面積懸露但并不垮落,垮落步距較普通頂板條件下急劇增大。煤層采掘后,堅(jiān)硬頂板應(yīng)力重新分布,造成煤層圍巖應(yīng)力不均,此類硬脆性巖層吸收了大量彈性勢(shì)能,并在峰值瞬間爆發(fā),當(dāng)其垮落時(shí),可能會(huì)對(duì)采場(chǎng)和工作面造成嚴(yán)重破壞,甚至發(fā)生礦震和沖擊地壓事故。特別是在特厚煤層開(kāi)采條件下,產(chǎn)生的后果更加嚴(yán)重。在大同礦區(qū),煌斑巖以層狀大面積狀態(tài)侵入3-5號(hào)近20m厚的特厚煤層的頂板,形成堅(jiān)硬頂板。通過(guò)對(duì)煌斑巖的巖石學(xué)特征研究發(fā)現(xiàn),煌斑巖內(nèi)部含有大量碳酸鹽類成分,因此本文基于此,提出了使用酸溶液軟化煌斑巖方法(簡(jiǎn)稱這種方法為酸化),旨在降低煌斑巖強(qiáng)度,減小其沖擊傾向性,降低堅(jiān)硬頂板對(duì)下部特厚煤層開(kāi)采的不利影響。本文從對(duì)酸化煌斑巖力學(xué)實(shí)驗(yàn),微觀實(shí)驗(yàn),數(shù)值模擬方法入手,對(duì)溶液pH值,電導(dǎo)率值,酸化煌斑巖試樣力學(xué)性質(zhì),掃描電鏡結(jié)果,及建立的數(shù)值模擬模型等方面進(jìn)行研究,得到酸化煌斑巖強(qiáng)度損傷情況,及微觀上試樣結(jié)構(gòu)變化。通過(guò)建立UDEC模型,得到酸化前后特厚煤層開(kāi)采時(shí)塑性區(qū)和垂直應(yīng)力的變化。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:(1)對(duì)煌斑巖浸入酸溶液后溶液pH值和電導(dǎo)率值進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),結(jié)果顯示,煌斑巖浸入酸后,溶液中反應(yīng)可大致分為兩個(gè)階段,分別為迅速變化階段:此階段pH值快速上升,電導(dǎo)率值迅速下降,且隨著溶液p H值的降低,此階段有變長(zhǎng)的趨勢(shì);緩慢變化階段:在這個(gè)階段內(nèi),pH值緩慢上升,電導(dǎo)率值緩慢降低。(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)對(duì)酸化煌斑巖試樣巖石特征和力學(xué)性能進(jìn)行研究,探究煌斑巖酸化前后單軸抗壓,巴西劈裂力學(xué)特征,質(zhì)量損失,充分了解酸化煌斑巖特性。結(jié)果顯示,酸化煌斑巖試樣單軸抗壓強(qiáng)度和巴西劈裂強(qiáng)度降低十分明顯,且溶液p H值越小,強(qiáng)度損傷越大,彈性模量損傷越大,質(zhì)量損失越多。(3)通過(guò)對(duì)酸化煌斑巖試樣進(jìn)行微觀實(shí)驗(yàn)、元素分析及數(shù)值模擬模型建立,探究煌斑巖酸化前后微觀結(jié)構(gòu)變化,及從數(shù)值模擬方面探究試樣模型的接觸網(wǎng)絡(luò),接觸力鏈變化。結(jié)果顯示,酸化煌斑巖試樣表面孔隙數(shù)量增多,尺寸增大,C元素缺失。與初始狀態(tài)接觸網(wǎng)絡(luò)相比,接觸網(wǎng)絡(luò)區(qū)域斷裂破壞顯著,且浸泡試樣的溶液pH值越小,破壞越顯著。且接觸力鏈較平衡狀態(tài)變粗,意味著球體更容易被破壞。(4)通過(guò)建立煌斑巖酸化前后侵入條件下UDEC模型,得到酸化前后煤層及頂板活動(dòng)規(guī)律影響。結(jié)果顯示,與原始狀態(tài)相比,煌斑巖頂板經(jīng)酸軟化后的初步垮落步距減小,降低了其作為堅(jiān)硬頂板對(duì)下部煤層開(kāi)采造成的不利影響。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD325

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 郭軍;馮國(guó)瑞;郭育霞;戚庭野;張玉江;任昂;康立勛;郭高川;;飽和水煌斑巖單軸壓縮力學(xué)特性變化及其微觀機(jī)理[J];煤炭學(xué)報(bào);2015年02期

2 李振;郭軍;馮佳瑞;馮國(guó)瑞;郭育霞;;自然及飽水狀態(tài)下煌斑巖力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2014年05期

3 李向陽(yáng);;非常規(guī)資源將影響全球能源格局——《BP2030年世界能源展望》解讀[J];國(guó)際石油經(jīng)濟(jì);2013年04期

4 吳永純;;鶴崗南山煤礦煤層沖擊地壓實(shí)驗(yàn)[J];煤炭科技;2012年03期

5 鄧欣;周留煜;;煌斑巖的特征及成因綜述[J];中山大學(xué)研究生學(xué)刊(自然科學(xué).醫(yī)學(xué)版);2011年04期

6 陳宣諭;李紅中;盧文姬;周留煜;梁錦;虞鵬鵬;;煌斑巖相關(guān)研究進(jìn)展綜述[J];中山大學(xué)研究生學(xué)刊(自然科學(xué).醫(yī)學(xué)版);2011年04期

7 姜立春;溫勇;;AMD蝕化下砂巖的損傷本構(gòu)模型[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年11期

8 周翠英;朱鳳賢;張磊;;軟巖飽水試驗(yàn)與軟化臨界現(xiàn)象研究[J];巖土力學(xué);2010年06期

9 劉建;喬麗蘋(píng);李鵬;;砂巖彈塑性力學(xué)特性的水物理化學(xué)作用效應(yīng)——試驗(yàn)研究與本構(gòu)模型[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2009年01期

10 安潤(rùn)東;楊占秋;;趙各莊礦深部沖擊地壓區(qū)域內(nèi)煤柱安全開(kāi)采[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2008年11期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉文崗;姜耀東;單曉云;谷孟平;張忠良;;趙各莊礦深部巷道沖擊地壓誘發(fā)因素分析[A];第二屆全國(guó)巖土與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 張梁;酸性環(huán)境干濕交替作用下泥質(zhì)砂巖宏細(xì)觀損傷特性研究[D];重慶大學(xué);2014年

2 張寅;深部特厚煤層巷道沖擊地壓機(jī)理及防治研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2010年

3 鞠文君;急傾斜特厚煤層水平分層開(kāi)采巷道沖擊地壓成因與防治技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2009年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 馮佳瑞;遇水前后煌斑巖聲發(fā)射特性及其對(duì)特厚煤層綜放開(kāi)采覆巖運(yùn)移的影響[D];太原理工大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：1298469