【摘 要】
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在开采承压水上煤层的过程中,短壁块段式开采采场底板岩层裂隙的发育扩展规律相比较传统的长壁开采有着很大的差异,这是由于不同的开采方法对采场底板的扰动是不同的,进而对煤层回收过程中突水的危险性也有很大影响。本文针对短壁块段式开采底板的破坏规律突水的危险性做出了研究,首先逐一分析了影响其破坏深度及突水危险性的因素,并以此为依据建立起短壁块段式开采底板突水危险性影响因素体系。同时,应用弹性力学中半无限平面
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在开采承压水上煤层的过程中,短壁块段式开采采场底板岩层裂隙的发育扩展规律相比较传统的长壁开采有着很大的差异,这是由于不同的开采方法对采场底板的扰动是不同的,进而对煤层回收过程中突水的危险性也有很大影响。本文针对短壁块段式开采底板的破坏规律突水的危险性做出了研究,首先逐一分析了影响其破坏深度及突水危险性的因素,并以此为依据建立起短壁块段式开采底板突水危险性影响因素体系。同时,应用弹性力学中半无限平面体的求解理论,建立短壁块段式采场底板岩层的力学模型。结合孙疃煤矿的实际现场资料,采用UDEC数值模拟软件模拟了不同块段长度、保护煤柱宽度、采高及开采方法不同影响因素下采场底板岩层裂隙的发育扩展规律。最后,以孙疃煤矿102采区10煤的钻孔数据为基础,结合数值模拟结果中短壁块段式开采和长壁开采底板的破坏深度,判断不同开采方法的突水危险性的大小,并以此为依据为10煤层的开采选取了合理的开采参数,降低了开采过程中底板突水的概率。取得的主要成果和认识有:(1)构建了短壁块段式开采底板突水危险性影响因素体系,该体系主要包括开采工艺、隔水层隔水性能及含水层突水强度三个方面,共计12个影响因素。(2)建立起短壁块段式开采底板岩层的力学模型,结合弹性力学中的半无限平面体理论,将底板上方均布载荷对底板产生的应力进行叠加计算,求出底板任一点O的应力状态,最后通过Mohr-Coulomb屈服准则对该点岩层是否发生断裂进行判断。(3)利用UDEC软件模拟了不同块段长度、保护煤柱宽度、采高及开采方法条件下底板岩层裂隙的发育扩展规律。确定了块段长度、采高与底板裂隙的扩展深度成正比,保护煤柱宽度与裂隙扩展深度成反比;并且发现相比较短壁块段式开采,长壁开采条件下底板裂隙的发育扩展深度要更大。(4)基于孙疃煤矿102采区10煤的实际钻孔数据,结合数值模拟结果及突水系数法,将短壁块段式开采与长壁开采底板的突水危险性进行分析对比。最终确定:在采用长壁开采方法时,102采区10煤底板钻孔突水系数超过0.1MPa/m的数量占81%,根据突水系数表判断,该部分钻孔位于较危险和极危险突水级别;而在采用短壁块段式开采方法时,102采区10煤底板钻孔突水系数低于0.1MPa/m的数量占86%,根据突水系数表判断,该部分钻孔位于安全和较安全级别,并最终依据预测结果,对102采区短壁块段式开采选取合理开采参数。该论文有图30幅,表5个,参考文献106篇。
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