緩傾斜中厚煤層采動應力場時空演化及覆巖破裂規(guī)律.pdf

1、進入21世紀，隨著我國新一輪經濟結構的布局與發(fā)展，煤炭資源在國民經濟中依舊占有較高的比重。其中煤礦開采中的地層應力變化及安全開采已越來越受到人們的關注。煤礦開采過程中，巷道的掘進及工作面的回采，都會使得煤層圍巖應力場重新分布。采場圍巖的應力受采動影響，原有應力平衡被破壞，巷道圍巖的結構及承載能力受到一定的影響，某些應力集中區(qū)還會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。因此，采動應力場的監(jiān)測、控制及研

2、究，逐漸成為與煤炭開采并存的問題之一，受到人們的普遍關注。本文以川煤集團白皎煤礦為背景，研究了該礦緩傾斜煤層開采過程中回采巷道圍巖應力場的時空演化規(guī)律，并對覆巖破裂規(guī)律進行了分析，為工作面的安全高效開采提供了一定的理論依據(jù)和技術支持。
　　本文運用有限差分軟件FLAC3D，對緩傾斜中厚煤層的開采過程進行模擬，分析了不同采距下采場圍巖的應力位移變化，研究了采動應力場的時空演化規(guī)律深入探討了覆巖破斷移動變形規(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上，從理論上對緩傾斜中厚煤層開采后的煤巖體應力、垮落形態(tài)、破壞裂隙擴展等機理進行分析。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力學模型；對裂隙場的空間形態(tài)進行理論描述。
　　②將現(xiàn)場鉆取的巖石樣本進行加工，制作成實驗室標準試件，通過巖石力學性質試驗得到試件的一般抗壓強度為39.13MPa；通過Mohr極限應力圓理論及巖石破斷角θ計算得出三組試件的參

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