魚田堡煤礦下保護層開采保護范圍劃定物理相似模擬研究.pdf

1、我國的煤層常以煤層群的形式出現，煤炭開采常常伴隨著瓦斯突出的危險，保護層開采作為目前一種有效的安全開采技術，是目前最為有效的區(qū)域防突措施。依據保護層開采作用機理，保護層開采研究工作的關鍵在于保護范圍的劃定。本文依托魚田堡煤礦工程實際背景，首先進行相似材料三因素四水平對相關物理力學性質影響的正交試驗，再利用試驗結論對魚田堡煤礦下保護層開采保護范圍劃定進行了物理相似模擬試驗研究，通過測點的膨脹變形量來進行下保護層開采保護范圍劃定。然后通過現

2、場考察試驗得到礦井實際下保護層保護范圍，再將實驗數據與現場數據加以比較分析。
　　本研究主要內容包括：⑴采用三因素四水平正交試驗對相似材料的物理力學性質進行研究，確定了沙膠比、密度和殘余含水量對相似材料的物理力學性質影響的程度；研究結果表明：沙膠比對單軸抗壓強度和彈性模量的影響效果最顯著，殘余含水量對泊松比的影響最大；根據研究結果和工程實際的地層條件，通過調整三因素參數得到了滿足物理相似條件的相似材料，為下保護層開采物理相似模擬試

3、驗奠定了基礎。⑵利用相似材料配比試驗的結果，得到魚田堡煤礦模擬地層相似材料，并進行了傾向開挖相似模擬試驗，得到了開挖后下保護層采空區(qū)上覆巖層膨脹變形的狀態(tài)和模型垮落穩(wěn)定后出現的“三帶”特征。⑶通過相似模擬試驗測得的測點應力和應變值，得到下保護層開采應變曲線圖和保護范圍劃定的卸壓角，即上山方向卸壓角為92°，下山方向卸壓角為74°。⑷在魚田堡煤礦現場進行了考察，確定了5＃煤層下保護層的上山方向卸壓角為88°，下山方向卸壓角為73.4°；將