公乌素煤矿1604综放面开采断层应力分布规律研究及其应用

摘要

断裂构造严重制约着矿井的安全生产,尤其是中小断层的危害影响更为多发。断层附近的应力分布有很大的不同,开挖的扰动会引起断层周边的位移场、塑性区及应力场重新分布。尤其是在大倾角厚煤层综放开采过程中断层破坏了煤层的连续性和完整性,进而由于断层附近受到采动应力的扰动引发断层活化断进而引起煤层顶底板破碎,严重制约矿山的安全高效开采。
　　鉴于公乌素矿1604综放工作面地质条件复杂,如煤层厚度大、工作面倾角大、工作面长度大等特点,本论文在广泛收集资料及现场调研后,采用理论分析、数值模拟和工程实践相结合的方法,以分析综放工作面遇断层应力分布规律特征,对分析公乌素煤矿1604工作面遇断层应力分布规律特征及破碎带控制研究。
　　(1)通过公乌素煤矿取16号煤层的样品与岩石力学实验,获取煤岩体力学数据。直接表明16号煤层中含高强度的细砂岩,直接顶具有显著的变形和脆性破坏特性。
　　(2)断层相关概念及其类别做了简单的介绍。利用断层附近应力场分布理论,来用岩石的物理力学和断裂的物理力学描述断层的作用机理。同时根据影响断层的重要因素,逐一对断层结构特征和断层破碎带形成机理做了相关的分析,分析了正断层形成的前后应力理论数值估算并对断层产状及力学性质做了研究。
　　(3)建立FLAC3D数值模型进行数值解算,解析出1604工作面遇断层时开采扰动过程,通过模型结果分析找出大倾角厚煤层综放工作面采动过程中对断层结构产生的影响规律和特征,为断层附近破碎带控制提供理论基础。
　　(4)过断层技术方法研究:根据公乌素煤矿1604综放面的特殊地质构造条件,通过设计实施了调整伪斜,强行割矸,放震动炮过 FS3正断层的技术工艺,并对破碎带控制。通过对工作面用瑞米注浆加固材料超前预注浆支护,进而起到控制顶板,避免煤壁片帮的作用。
　　公乌素1604综放面实际通过F3断层时,推进速度达到1.8m/d的正常值,在预期的时间内安全高效地通过了断层影响的范围。

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目录

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2断层引起的地质灾害研究现状

1.3主要研究内容及研究方法

1.4研究技术路线

2公乌素煤矿16号煤层概述及岩石力学实验

2.1 16号煤层简述

2.2煤与岩石物理力学试验

2.3本章小结

3断层概述及其附近应力场的基本理论

3.1断层相关概念及其类型

3.2断层附近应力场分布理论

3.3断层结构特征及其力学性质分析研究

3.4断层形成的力学模型及主应力轴位置关系

3.5本章小结

4断层附近应力场分布特征的数值模拟实验研究

4.1FLAC3D简介

4.2数值模拟目的

4.3数值模型的建立

4.4断层附近应力场的数值模拟分析

4.5本章小结

5综放工作面过断层的优化方案的选择

5.1工程地质概况

5.2过断层方法研究与选择

5.3破碎带控制

5.4相关安全技术措施

5.5工作面回采巷道现场监测

5.6本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

在学研究成果

致谢