緩傾斜中厚煤層采動(dòng)應(yīng)力場時(shí)空演化及覆巖破裂規(guī)律.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)，隨著我國新一輪經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的布局與發(fā)展，煤炭資源在國民經(jīng)濟(jì)中依舊占有較高的比重。其中煤礦開采中的地層應(yīng)力變化及安全開采已越來越受到人們的關(guān)注。煤礦開采過程中，巷道的掘進(jìn)及工作面的回采，都會(huì)使得煤層圍巖應(yīng)力場重新分布。采場圍巖的應(yīng)力受采動(dòng)影響，原有應(yīng)力平衡被破壞，巷道圍巖的結(jié)構(gòu)及承載能力受到一定的影響，某些應(yīng)力集中區(qū)還會(huì)造成圍巖的變形失穩(wěn)、甚至出現(xiàn)煤巖體的破碎、巖爆及突出，直接影響煤炭的正常生產(chǎn)。因此，采動(dòng)應(yīng)力場的監(jiān)測、控制及研

2、究，逐漸成為與煤炭開采并存的問題之一，受到人們的普遍關(guān)注。本文以川煤集團(tuán)白皎煤礦為背景，研究了該礦緩傾斜煤層開采過程中回采巷道圍巖應(yīng)力場的時(shí)空演化規(guī)律，并對覆巖破裂規(guī)律進(jìn)行了分析，為工作面的安全高效開采提供了一定的理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　本文運(yùn)用有限差分軟件FLAC3D，對緩傾斜中厚煤層的開采過程進(jìn)行模擬，分析了不同采距下采場圍巖的應(yīng)力位移變化，研究了采動(dòng)應(yīng)力場的時(shí)空演化規(guī)律深入探討了覆巖破斷移動(dòng)變形規(guī)律。論文的主要工作和取得的

3、研究成果如下：
　?、僭谇叭搜芯砍晒幕A(chǔ)上，從理論上對緩傾斜中厚煤層開采后的煤巖體應(yīng)力、垮落形態(tài)、破壞裂隙擴(kuò)展等機(jī)理進(jìn)行分析。并系統(tǒng)研究了采場覆巖“三帶”的分布及影響高度、范圍的確定；分析了覆巖破斷的應(yīng)力學(xué)模型；對裂隙場的空間形態(tài)進(jìn)行理論描述。
　?、趯F(xiàn)場鉆取的巖石樣本進(jìn)行加工，制作成實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)試件，通過巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)得到試件的一般抗壓強(qiáng)度為39.13MPa；通過Mohr極限應(yīng)力圓理論及巖石破斷角θ計(jì)算得出三組試件的參

4、數(shù)黏聚力c，取平均值為7.95MPa。結(jié)合室內(nèi)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)及白皎礦地質(zhì)情況得出煤系地層的物理力學(xué)特性，為數(shù)值模擬提供材料參數(shù)支持。
　?、圻\(yùn)用有限差分軟件FLAC3D對緩斜中厚煤層開采進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果表明：應(yīng)力場受采動(dòng)影響而變化，采面推進(jìn)50m時(shí)，上山保護(hù)煤柱附近圍巖最大垂向應(yīng)力達(dá)到50.33MPa；回采150m時(shí)垂向應(yīng)力增大為66.58MPa，與采面未開挖前初始應(yīng)力18.24MPa比較，增大了48.34MPa，頂板最大下沉