松软煤层回采工作面前方煤体应力集中带分布规律研究

摘要

我国瓦斯抽采率普遍不高主要是因为目前很多高瓦斯与突出煤层均属于松软低透煤层,要解决瓦斯的抽采率关键是增加煤层的透气性。煤层的透气性对于地应力的作用十分敏感,所以“卸压增透”技术是提高松软低透气性煤层瓦斯抽采率的有效途径。由于采掘的影响,让原本处于平衡状态的煤层应力又重新分布,在工作面前方形成了卸压带和应力集中带。卸压带由于应力释放而使煤体的透气性增加,易于进行瓦斯排放和抽采,但通常范围较小;而在应力集中带内,由于煤体的承载应力增加导致透气性较原始煤体更低,因此,瓦斯排放和抽采难度升高,通常是高瓦斯带,极易引发煤与瓦斯突出,对安全生产构成威胁。针对松软低透气性煤层,明确回采工作面前方的应力集中带、卸压带分布特征,是采取有效缷压增透技术提高瓦斯抽采率的基础和重要参考依据。
　　本文通过建立回采工作面前方煤体垂直应力的数值模型,对坚固性系数(f)小于0.5松软煤层回采工作面前方煤体的应力分布特征进行计算和分析,初步获取了松软煤层回采工作面前方煤体的应力集中带分布特征;经过与国投新登煤矿31091回采工作面的现场实测数据的对比验证,数值模拟结果与实测数据基本相符。从而说明建立的数值模型和模拟结果具有比较大的合理性和可靠性。进而又通过该模型对坚固性系数(f)大于0.5的硬煤层进行类似计算和分析,得到硬煤层回采工作面前方煤体应力集中带的分布特征。在对两类煤体分析结果的差异性进行综合对比、分析基础上,最终确定了松软煤层回采工作面前方煤体应力集中带的分布规律。

目录

封面

声明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 研究的背景与意义

1.2 研究现状

1.3 本文研究内容及技术路线

2 松软煤层回采工作面前方煤体应力集中带数值模拟

2.1 有限元原理与ANSYS模拟软件介绍

2.2 模拟理论基础

2.3 模型的建立

2.4 松软煤层数值模拟结果图

2.5 松软煤层数值模拟结果分析

3 松软煤层回采工作面前方煤体应力带现场实测

3.1 应力测试方法与仪器

3.2 国投新登煤矿31091工作面概况

3.3 松软煤层应力带测试方案

3.4 测试数据结果及分析

3.5 松软煤层回采面前方应力集中带数值模拟和现场实测结果对比分析

3.6 数值模拟和现场实测结果对比分析结论

4 硬煤层回采工作面前方煤体应力集中带数值模拟

4.1 模型的建立

4.2 硬煤层数值模拟结果图

4.3 硬煤层数值模拟结果分析

4.4 松软煤层和硬煤层数值模拟结果对比分析

4.5 松软煤层和硬煤层数值模拟结果差异分析

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 研究展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集