南票矿区大窑沟煤矿开采引起立井井筒变形规律研究

摘要

本论文以大窑沟煤矿副井井筒保护煤柱局部开采引起井筒变形为实例,深入调查了大窑沟煤矿立井井筒所在的工程地质条件及周围采空区的详细情况,在对井筒变形实测数据进行分析的基础上,深入探讨了井筒受倾斜煤层开采影响下的偏斜规律,得出了井筒在轴线方向上的水平移动和偏斜曲线。针对井筒保护煤柱局部开采情况及井筒所处的实际地质环境条件,采用FLAC3D有限差分软件对井筒保护煤柱局部开采引起井筒变形与破坏的过程和机理进行了数值模拟研究,并与现场实测数据进行了对比分析,得出了井筒偏斜、轴向压缩变形及围岩应力场分布规律,及保护煤柱局部开采对井筒产生破坏性影响的程度。通过对大窑沟煤矿在不影响井筒提升情况下井筒保护煤柱进一步开采预测,得出井筒保护煤柱进一步开采区域的上限为-350m、下限为-430m,上山走向长度340m,下山走向长度382m。研究结果对立井井筒保护及今后井筒保护煤柱回收均具有指导意义。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 论文的主要研究内容、方法和技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 研究方法和技术路线

2 立井井筒受采动影响变形与破坏规律

2.1 岩层与地表移动和变形的一般规律

2.2 煤矿井筒采动损坏特征及分类

2.3 井筒保护煤柱开采对立井的影响

2.3.1 全柱开采对立井的影响

2.3.2 部分开采对立井的影响

2.4 立井井筒变形与破坏规律

2.4.1 立井的偏斜变形与错动破坏

2.4.2 井筒的竖向压缩变形和破坏

2.4.3 立井径向截面变形与破坏

3 大窑沟煤矿井筒变形观测及观测结果分析

3.1 大窑沟煤矿自然地理及煤田地质情况

3.1.1 自然地理情况

3.1.2 区域地层情况

3.1.3 地质构造情况

3.1.4 煤层与煤质情况

3.1.5 水文地质情况

3.2 大窑沟煤矿立井井筒保护煤柱开采状况

3.2.1 矿井开采技术条件

3.2.2 井筒保护煤柱局部开采情况

3.3 井筒变形观测方案

3.4 井筒变形观测数据处理与分析

3.4.1 井筒变形观测数据处理

3.4.2 井筒变形观测结果分析

3.5 井筒中心线移动与变形分析

4 立井移动变形数值模拟分析

4.1 井筒变形数值模拟软件选择

4.2 数值计算模型基本假设

4.3 计算模型和边界条件

4.4 本构模型和材料参数

4.5 FLAC~(3D)模拟采动引起立井移动与变形的方法

4.6 井筒移动变形数值模拟

4.6.1 保护煤柱柱外开采

4.6.2 保护煤柱局部开采

5 数值模拟结果对比分析及可采区域预测

5.1 岩层水平移动对井筒影响对比分析

5.2 岩层竖向变形对井筒的影响

5.3 岩层塑性分布

5.4 可采区域预测

6 主要结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

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