露井联采矿山边界参数优化及覆岩关键层破断特征分析

摘要

我国一直都是煤炭消费大国，这种状况仍会持续很长一段时期。随着国家经济建设的飞速发展，能源消费也必将迅速增长，而煤炭生产中的效率和安全性的要求也会不断提高。在高产高效矿井建设过程中，露井联采作为一种新的采矿模式应运而生，但在巨厚近水平煤层的露井联采方面，国内外都没有成熟的工程经验。本文在对已有的研究成果进行深入分析的基础上，采用相似模拟和数值分析相结合的研究方法，对露井联采边坡的边界参数优化和覆岩关键层破断特征进行了研究。
　　(1)根据相似理论和工程原型，设计并进行了相似模拟试验，主要研究了井工开采下，覆岩和边坡台阶变形破坏特征，初步研究了井工开采方向对边坡稳定性的影响。相似模拟试验的结果和现场实测数据吻合较好。
　　(2)为取得合理的物理力学参数，采用相似模拟试验中的地质剖面，在 FLAC3D中建立三维数值模型模拟相似模拟试验中的开采过程，并使结果与相似模拟试验吻合。设计巨厚近水平煤层条件下不同的露井联采方案，对应不同的方案构建计算模型进行数值模拟。数值模拟中，依据一定的标准控制开采，对模拟结果进行对比分析，从而优化边界参数。
　　(3)把岩层控制中的关键层理论应用到露井联采边坡中，将露井联采边坡工程模型概化为两种力学模型，从内力和变形两个方面，研究在工作面推进过程中关键层岩板的破断特征。通过对比分析计算结果并结合实际，判断两种力学模型的合理性。
　　通过以上研究分析得出了一些露井联采边坡的变形破坏规律，为巨厚近水平煤层的露井联采工程实践提供了理论参考。

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第1章 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状概述

1.3 主要研究内容及研究思路

第2章 工程背景

2.1 工程概况

2.2 地层岩性特征

2.3 地层岩性特征

2.4 其它环境条件

2.5 复合开采模式和现场工程条件

第3章 相似模拟试验及数值模拟结果对比分析

3.1 露井联采边坡相似模拟试验设计

3.2 模型制作及试验结果

3.3 数值模型构建及计算结果分析

3.4 本章小结

第4章 露井联采矿山边界参数优化分析

4.1 露井联采矿山模拟方案设计

4.2 方案优化指标及判据

4.3 露井联采矿山边界参数优化过程分析

4.4 露井联采矿山边界参数确定及工程应用

4.5 本章小结

第5章 覆岩关键层破断过程及力学特征分析

5.1 露井联采边坡采动覆岩关键层

5.2 工程模型与力学模型概化

5.3 模型一理论公式推导及算例分析

5.4 模型二理论公式推导及算例分析

5.5 两类力学模型计算结果对比分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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