魚田堡煤礦下保護(hù)層開采保護(hù)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(xiàn)，煤炭開采常常伴隨著瓦斯突出的危險，保護(hù)層開采作為目前一種有效的安全開采技術(shù)，是目前最為有效的區(qū)域防突措施。依據(jù)保護(hù)層開采作用機(jī)理，保護(hù)層開采研究工作的關(guān)鍵在于保護(hù)范圍的劃定。本文依托魚田堡煤礦工程實(shí)際背景，首先進(jìn)行相似材料三因素四水平對相關(guān)物理力學(xué)性質(zhì)影響的正交試驗(yàn)，再利用試驗(yàn)結(jié)論對魚田堡煤礦下保護(hù)層開采保護(hù)范圍劃定進(jìn)行了物理相似模擬試驗(yàn)研究，通過測點(diǎn)的膨脹變形量來進(jìn)行下保護(hù)層開采保護(hù)范圍劃定。然后通過現(xiàn)

2、場考察試驗(yàn)得到礦井實(shí)際下保護(hù)層保護(hù)范圍，再將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)加以比較分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用三因素四水平正交試驗(yàn)對相似材料的物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)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(xué)性質(zhì)影響的程度；研究結(jié)果表明：沙膠比對單軸抗壓強(qiáng)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(jù)研究結(jié)果和工程實(shí)際的地層條件，通過調(diào)整三因素參數(shù)得到了滿足物理相似條件的相似材料，為下保護(hù)層開采物理相似模擬試

3、驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。⑵利用相似材料配比試驗(yàn)的結(jié)果，得到魚田堡煤礦模擬地層相似材料，并進(jìn)行了傾向開挖相似模擬試驗(yàn)，得到了開挖后下保護(hù)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(xiàn)的“三帶”特征。⑶通過相似模擬試驗(yàn)測得的測點(diǎn)應(yīng)力和應(yīng)變值，得到下保護(hù)層開采應(yīng)變曲線圖和保護(hù)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(xiàn)場進(jìn)行了考察，確定了5＃煤層下保護(hù)層的上山方向卸壓角為88°，下山方向卸壓角為73.4°；將