深部采煤采动阶段覆岩运动规律及多因素耦合致灾机理研究

摘要

伴随着浅部煤炭资源的日益殆尽，深部煤炭开采已成为新时期我国能源保障的重要手段。根据有关资料显示，我国已经探明的深度在1000米以下的煤炭储量达到2.95万亿吨，占煤炭资源总量的53％。但随着煤炭开采深度的不断增加，采场围岩的力学特性也逐渐发生了改变，不仅顶板管理越发困难，冲击地压发生的可能也越来越高，这使得煤炭开采遭受动力灾害的可能越来越大，以地应力为主导的冲击地压事故的防治难度在加大。
　　进入深部开采后，决定矿山压力显现程度的运动岩层在厚度和层面方向上已经超出传统的平面模型范围，所形成的覆岩空间结构的运动影响着采动应力场的分布。本论文重点进行深部复杂条件开采煤岩采动灾害机理及危险性多因素耦合致灾机理方法的研究，针对边界条件为两面采空区和三面采空区（孤岛工作面）采场岩层运动规律，结合数值模拟分析，揭示深部开采煤层覆岩采动阶段多因素耦合灾变机理。首先从宏观角度分析，通过地质条件和开采因素对工作面冲击危险性的影响，确定出工作面在推进过程中可能会发生冲击地压的区域。然后运用多因素耦合致灾机理的研究方法，通过对工作面煤岩结构、地质构造、覆岩空间结构的运动等因素的分析，对每一因素单独分析，划出危险区域，最后通过危险区域可以看到有重叠部分，这些重叠部分危险程度更大，以此，区分危险程度的不同，划分出不同区域。
　　结合工程实例，利用微地震监测结果和力学结果验证采动阶段应力场时空分布规律及多因素耦合致灾机理。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要内容和研究方法

1．3．1 主要内容

1．3．2 研究方法

1．4 技术路线

1．5 小结

第2章 工作面冲击危险多因素耦合致灾机理的研究方法

2．1 工作面冲击危险的宏观分析方法

2．2 工作面冲击危险多因素耦合致灾机理分析方法

第3章 两面采空工作面冲击危险多因素耦合致灾机理分析

3．1 工作面技术特征

3．2 3201工作面数值模拟分析

3．2．1 计算方法介绍

3．2．2 模型设计

3．2．3 岩石力学参数选取及本构模型确定

3．2．4 模拟步骤及分析过程

3．2．5 模拟回采3201工作面

3．3 3201工作面冲击危险宏观分析

3．4 3201工作面冲击危险多因素耦合致灾机理分析

3．4．1 3201工作面煤岩结构与动力灾害关系分析

3．4．2 3201工作面地质构造与冲击地压关系的工程类比法分析

3．4．3 覆岩空间结构运动与动力灾害关系分析

3．4．4 3201工作面冲击地压危险性的多因素耦合研究与危险区划分

第4章 三面采空工作面冲击危险多因素耦合致灾机理分析

4．1 工作面概况

4．2 5305工作面数值模拟分析

4．2．1 模型设计

4．2．2 岩石力学参数选取及本构模型确定

4．2．3 模拟步骤及分析过程

4．2．4 模拟回采5305孤岛工作面

4．3 5305工作面冲击地压危险性的宏观分析

4．4 三面采空工作面冲击危险多因素耦合致灾机理分析

4．4．1 5305工作面煤岩结构与动力灾害关系分析

4．4．2 5305工作面地质构造与冲击地压关系的工程类比分析

4．4．3 覆岩空间结构运动与动力灾害(冲击地压和矿震)关系分析

4．5 5305工作面冲击地压危险性的多因素耦合研究与危险区划分

第5章 基于微地震监测技术的验证

5．1 微地震监测技术的简介

5．2 微震事件揭示的工作面冲击地压危险区域

第6章 结论

6．1 主要结论

6．2 创新之处

6．3 不足之处

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果