卧龙湖煤矿8煤层采动覆岩破坏移动演化规律研究

分类号：TD325密级：公开单位代码：10878学号：20113301058硕士学位论文论文题目：卧龙湖煤矿8煤层采动覆岩破坏移动演化规律研究学位类别：工学硕士学科专业：结构工程研究方向：地下结构工程计算与研究作者姓名：刘宗族导师姓名：杨本水高工完成时间：2014年3月卧龙湖煤矿8煤层采动覆岩破坏移动演化规律研究ResearchonoverburdenstratafailureinWoLonghucoalmine学位类别：工学硕士学科专业：结构工程研究方向：地下结构工程计算与研究作者姓名：刘宗族导师姓名：杨本水高工完成时间：2014年3月安徽建筑大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合安徽建筑大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名主席：委员：导师：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽建筑大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽建筑大学有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于安徽建筑大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽建筑大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日安徽建筑大学硕士学位论文-I-摘要煤炭资源属于不可再生资源，随着经济的发展，煤炭资源不断被大量消耗，能源矛盾日益突出。如何在煤炭资源保有量一定的情况下回收更多煤炭资源成为愈显重要的问题。今后对于三下（水体下、铁路下、建筑物下）煤层的开采必将越来越多，为了保证三下煤层的安全开采，需要对煤层开采过程中覆岩移动破坏规律进行研究。论文以卧龙湖煤矿8102工作面为原型，采用相似材料模拟、数值模拟、现场实际观测与力学及数学理论研究等方法，对卧龙湖煤矿覆岩破坏规律进行了研究。论文首先通过分析卧龙湖煤矿地质及水文地质特征得到矿井防止水工作的方向后，对2013-3孔、水7孔及1-6孔钻孔取芯岩样进行物理力学性能测试，分析得到8102工作面上覆岩层的岩石物理力学参数。根据岩石物理力学参数及柱状图设计了相似模拟实验，相似模拟实验分11步开挖，观察了煤层开挖后顶板下沉、裂缝、冒落带及导水裂隙带高度演化特征，并分析得到了8102工作面达到充分采动的推进距离和两带最大发育高度。应用FLAC3D程序对8102工作面开采进行了模拟，模拟得到了煤层开采20m、60m、100m、140m、180m及220m倾向和走向的主应力云图、垂直应力云图及覆岩塑性区分布图，根据应力云图和塑性区分布图确定了两带最大发育高度。在以上岩石力学试验、相似模拟和数值模拟的基础上分析卧龙湖临近矿区地质特征、采煤厚度与导水裂隙带的关系，与三下开采规程及其他经验公式进行比较提出了卧龙湖煤矿的导水裂隙带计算公式。针对卧龙湖矿已采工作面8101工作面将新公式与其它公式比较可以看出新公式更接近实际结果，说明了新公式的对卧龙湖煤矿的具体情况更适合。并根据新公式计算得到8102工作面导水裂隙带高度和裂采比。分析结果表明：卧龙湖煤矿8煤层开采达到充分采动的工作面推进距离在160m左右，冒采比在2.91到3.95之间，最大冒采比3.95；裂采比在9.42到14.34之间，最大裂采比14.34。卧龙湖煤矿8煤开采导水裂隙带一般不会发展至K3砂岩含水层，可以实现8煤安全开采。图[33]表[16]参[58]关键词：覆岩破坏；相似模拟；数值模拟；规律研究；开采上限分类号：TD325；安徽建筑大学硕士学位论文-II-AbstractThecoalresourceisnon-renewableresources.Withthedevelopmentofeconomy,thecoalresourceisconsumedgradually,andenergyhasbecomeincreasinglyprominent.BasedontheWoLonghucoalmine8102workingfaceastheprototype.Paperusesmethodsofanalogsimulation,numericalsimulation,fieldobservation,mechanicalandmathematicaltheoryresearchetc,toresearchtheruleofoverlyingrockdestructionofWoLonghucoalmine.ThroughtheanalysisofthehydrogeologicalcharacteristicsofWolongLakecoalminetoobtainworkdirectionofpreventingwater.Then,makingphysicalandmechanicalpropertytestaboutcoresamplesthatweredrilledfromthe2013-3pore,water7holeand1-6hole.Gettingphysicalandmechanicalparametersoftherockoverburdenin8102Face.Analogsimulationisdesignedbasedontherockphysicalandmechanicalparametersandhistogram.Observingevolutioncharacteristicsofroofsubsidence,cracks,cavingzoneandtheheightofwaterconductingfracturedzonein11stepexcavationofanalogsimulation,andgettingtheadvancedistanceandthetwolargestheightofthe8102workingfacewhenfullymining.UsetheFLUAC3Dtosimulate8102workingfacemining.Thenobtainingtheprincipalstressnephogram,verticalstressnephogramandoverlyingstratadistributionofplasticzone(strataplasticlayout)oftendencyanddirectionwhencoalmining20m,60m,100m,140m,180mand220m.Accordingtothosenephogramstodeterminethetwolargestgrowthaltitude.TherelationshipbetweenWolonglakeneartheminegeology,miningthicknesswithwaterflowingfracturedzonegetsbasedontheaboverockmechanicstest,analogsimulationandnumericalsimulation.AndcomparedwiththreeminingregulationsandotherempiricalformulatogetthecalculationformulaofthefracturedzoneofWolongLakecoalmine.Accordingto8101faceoftheWolongLakeminethathasbeenmined,thenewformulaismoreclosetotheactualresultsthroughcomparingwithotherformulas.IllustratingthenewformulamoresuitableforthespecificsituationofWolongLakecoalmine.Theresultsshowedthatworkingfaceadvancingdistanceisabout160mwhen安徽建筑大学硕士学位论文-III-fullminingofthewolonglakecoal’s8coalmining.taketheproductionratioisbetween2.91to3.95,themaximumriskproductionratiois3.95;crackproductionratioisbetween9.42to13.81,themaximumcrackproductionratiois13.81.Figure[33]table[16]reference[58]KeyWords：Thefailurestateofoverburdenstrata;analogsimulation；numericalsimulation;miningupperlimitChinesebookscatalog：TD325安徽建筑大学硕士学位论文-IV-目录摘要....................................................................................................................IAbstract.....................................................................................................................II插图清单...................................................................................................................8表格清单.................................................................................................................10第一章绪论.........................................................................................................111.1问题的提出和研究意义............................................................................111.2国内外研究现状........................................................................................111.2.1相关规程规章..................................................................................111.2.2相关理论成果..................................................................................121.2.3相关研究方法........................................................................