受下部多次采动影响煤层上行开采可行性研究

摘要

针对上部煤层受下部多次采动影响的实际情况，利用理论分析、相似材料、数值模拟、井下探测等技术手段，在充分研究上行开采机理、覆岩空间运动规律、上行开采时空关系及影响因素的基础上，总结了“三带”判别法、比值判别法和围岩平衡法等上位煤层上行开采的可行性判定理论，从工作面采净程度和下部各煤层开采的时间间隔上进行了分析，从理论上确定了上行开采的判据及控制对策；然后对下部煤层开采后覆岩运移规律、裂隙带发育高度及其集中应力分布进行了模拟研究，获得了上行开采覆岩运动、结构状态及应力分布演化规律，在此基础上，结合5500采区地质条件，为深入探究下部煤层开采后裂隙带的发育高度，采用钻孔勘探的方法，通过钻孔岩芯破碎程度、钻孔漏水情况和钻孔电视三种方法综合判断下位煤层开采后裂隙带发育高度。综合三种判断方法的结果，上部5煤层位于下部煤层多次采动后的裂隙带之上，即处于弯曲下沉带之内。为了进一步摸清上煤层受下部煤层开采影响后的赋存状况，又进行了探巷观测，探测了上部煤层及其顶板、底板的变形破坏情况。探测结果表明，上煤层及顶、底板略有起伏外，煤岩层的整体性、支承压力分布等没有表现异常，安全开采上部5煤层是可行的。
　　在上行开采理论分析、模拟研究与现场实测的基础上，基于试采工作面地质及开采技术条件，对工作面的开采工艺过程进行了优化，利用矿山压力和岩体力学理论对工作面需控岩层范围、直接顶的初次垮落和老顶的初、周期来压步距进行了计算分析，并对该工作面合理的支护密度进行了计算，为试采工作面顺利推进奠定了基础。
　　研究受采动影响煤层上行开采技术，有利于增加矿井产量，延长服务年限，具有显著的社会经济效益。上部煤层上行开采的尝试，不仅可以丰富上行开采的基础理论，同时可以提高煤炭采出率，具有重要的理论研究价值与现实意义。

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1 绪论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 上行开采国内外研究现状

1.3 主要研究内容与方法

2 上行开采理论综述

2.1 采动覆岩运动规律分析

2.2 上行开采影响因素与控制对策

2.3 上行开采可行性判定方法分析

2.4 小结

3 上行开采覆岩移动相似材料模拟研究

3.1 物理模拟实验研究方法与内容

3.2 相似材料模型实验设计与模型设计

3.3 覆岩运动与结构状态的走向模拟研究

3.4 小结

4 受下部多次采动影响上行开采覆岩运动与应力分布模拟研究

4.1 离散单元法概述

4.2 受下部多次采动影响上行开采数值模型的建立

4.4 小结

5 下部多次采动影响煤层上行开采工程应用研究

5.1 5500采区工程地质条件分析

5.2 上行开采可行性理论计算判定

5.3 下部多次采动“三带”高度实测研究

5.4 试采工作面安全开采技术参数研究

5.5 工作面掘进及推采期间安全技术措施

5.6 小结

6 主要结论与展望

6.1 主要结论

6.2 不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间的主要研究成果