大南湖一礦老空水影響下區(qū)段煤柱穩(wěn)定性研究.pdf

1、論文題目：大南湖一礦老空水影響下區(qū)段煤柱穩(wěn)定性研究工程領域：礦業(yè)工程碩士生：尉遲小騫（簽名）指導教師：來興平（校內）（簽名）邵小平（校內）（簽名）陳建強（校外）（簽名）摘要老空水影響下區(qū)段煤柱的穩(wěn)定性研究是防治礦井水害的關鍵之一。隨著巷道掘進及上、下區(qū)段工作面開采等多重工程因素的擾動，煤柱自身的結構強度會明顯劣化，當其再受到老空水影響時，煤巖水理特性及受力狀態(tài)將會進一步發(fā)生改變，最終極易導致透水等災害的發(fā)生。因此，研究老空水影響下區(qū)段煤

2、柱的臨界失穩(wěn)特征對保證礦井正常安全開采具有重要意義。本文針對大南湖一礦1303工作面區(qū)段煤柱穩(wěn)定性開展研究，結合礦區(qū)水文地質等資料，從老空水水源、充水通道及形態(tài)特征這三方面分析了老空水形成過程，得出了老空水處于靜態(tài)特征，給出了具體的水壓值。并通過煤巖水理及力學特性實驗，系統(tǒng)獲得了煤巖物理力學性質及受水影響后的各項參數變化情況。采用FLAC3D數值模擬，分析在巷道掘進及區(qū)段回采過程中，受老空水影響下煤柱的彈塑性區(qū)分布規(guī)律及應力特征。運用巖

3、石力學相關理論，建立力學模型，得出煤柱臨界尺寸及塑性區(qū)范圍，并結合數值模擬結果，初步確定了煤柱彈塑性區(qū)域臨界處所受合力為15.16MPa、上區(qū)段巷道側煤柱塑性區(qū)寬度為6.51m、本區(qū)段巷道側塑性區(qū)寬度為2.29m、中部彈性區(qū)寬度為7m及煤柱體臨界尺寸理論值為11.4m。運用松動圈檢測儀、鉆孔窺視儀及地質雷達等現場監(jiān)測手段，探測了煤柱圍巖裂隙發(fā)育特征。最后，對比分析理論研究值，表明其結果與實測值相符，達到了研究煤柱穩(wěn)定性的目的。本文較系統(tǒng)

4、的分析了受采動及老空水雙重影響下，煤柱的臨界失穩(wěn)尺寸及彈塑性區(qū)分布規(guī)律，對于研究隔水煤柱的穩(wěn)定性具有良好的科研價值，為類似地質情況的煤柱尺寸優(yōu)化及穩(wěn)定性分析提供了借鑒。關鍵詞：老空水；區(qū)段煤柱；煤柱彈塑性區(qū)；煤柱臨界尺寸；穩(wěn)定性分析研究類型：應用研究Subject:StabilityStudyofPanelBarrierPillarinDananhuCoalMineUndertheInfluenceofGoafWaterSpeciali

5、ty:MiningEngineeringName:YuchiXiaoqian(Signature)Instruct:LaiXingping(Signature)ShaoXiaoping(Signature)ChenJianqiang(Signature)ABSTRACTThestudyonthestabilityofpanelcoalpillaraffectedbygoafwaterisoneofthekeymeasuresfpreve

6、ntingminewaterdisaster.Panelcoalpillaraffectedbygoafwaterisinfluencedbymanydisturbanceelementssuchasroadwayexcavationtheupperlowersectionswkingfacemining.Soitsstructuralstrengthisweakening.thenifthiscoalpillarinfluenceda

7、gainbygoafwaterthewaterphysicalelasticplasticzoneofthecoalpillarwillfurtherchangeditiseasytocausedisasterssuchaspermeableaccident.Therefestudyanalysisonthecriticalinstabilityacteristicofthelowercoalpillarundertheinfluenc

8、eofgoafwaterhavegreatsignificancetoguaranteesafeminingwks.ThisthesisfurtherstudiedthestabilityofcoalpillarinDananhu1303facecombiningwithminehydrogeologicalinfmationofthismineanalyzedgoafwaterfmingfactsatthoseaspectsofsup

9、pliedwatersourcethesuppliedwaterpathwaytheaccumulatedwaterinterspace.Thesisfoundthegoafwaterisinstaticacteristicsdetaileditsdefinitehydraulicpressure.Throughwatersaturatedtestcompressiontestitgotthecoalpillarphysicalmech

10、anicalpropertiesvariousparametersofacoalpillaraffectedbywaterafterthecase.AdoptedFLAC3Dtodothenumericalsimulationstudyitanalyzedtheelasticplasticzonestressacteristicofthecoalpillarunderthedoubleimpactsofgoafwatercoalmini

11、ngduringtheroadwayexcavationsectionswkingfacemining.Appliedrelevantrockmechanicstheytofmamechanicalmodelitwkedoutthecriticalsizeofcoalpillartheplasticzone.Combinedwiththeresultsofnumericalsimulationitconfirmedthetheetica