三软厚煤层综放工作面矿压显现规律研究

摘要

三软厚煤层综放工作面矿压显现严重制约矿井安全生产。针对大南湖一号井1304工作面回采过程中矿压显现强烈、顺槽变形严重问题，采取现场地质调查，结合室内岩石力学实验获取煤岩体物理力学参数，构建物理相似模拟实验，借助声发射(AE)、钻孔电视、压力传感器及全站仪等联合监测技术监测分析覆岩破坏结构及矿压显现特征，采用离散元程序(3DEC)和有限元程序(FLAC3D)分析回采过程中覆岩位移场及沿走向与倾向应力分布特征，综合理论分析与现场监测得出以下结论：
　　岩体破断过程主要经过内部破裂、岩体破断及破断后三个阶段，各阶段周期性叠加导致上覆岩层发生破坏并诱导工作面来压，工作面推进过程中覆岩破坏高度不断增大，破坏结构主要为垮落区、破断铰接区及破裂离层区，“三区”的发展对工作面产生较大的影响，其中上覆厚岩层的断裂对矿山压力显现影响显著，并控制上覆岩层的移动变形，“三区”的破断、下沉及垮落是导致矿山压力显现的主要原因；1304工作面开采至263.2m处时，覆岩破坏高度达到96.0m，此后破坏范围不再纵向发展，随着工作面推进而横向扩展，工作面来压强度也随之减弱，当工作面推进至431.2m处时，工作面达到充分采动状态，工作面来压强度普遍降低；1304工作面初次来压步距约为44.8m，周期来压步距约为14.4m，垮落角约为55°，采动影响范围约为65-70m，超前应力峰值区范围为30m，工作面沿倾向的中上部、中部及下部区域受采动影响程度较大。
　　本文研究成果对采动覆岩稳定性预测预报具有重要意义，对三软煤层综放工作面岩层控制及矿压显现规律研究具有一定的指导意义。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究的内容及方法

1.4 研究技术路线

2 大南湖一号井开采技术条件分析

2.1 大南湖一号井地质概况

2.2 1304工作面开采技术条件

3 综放面矿压显现规律物理相似模拟实验分析

3.1 实验对象及目的

3.2 煤岩体基本力学性质实验

3.3 物理相似模拟模型搭建

3.4 相似模拟实验过程及分析

3.5 本章小结

4 综放面矿压显现规律数值模拟计算

4.1 采动影响范围理论分析

4.2 覆岩破坏特征分析

4.3 采场应力分布特征分析

4.3 本章小结

5 现场监测与分析

5.1 工作面压力显现特征监测

5.2 采动影响范围监测

5.3 本章小结

6 结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表论文情况

攻读硕士学位期间获得专利情况

攻读硕士学位期间参与课题情况

攻读硕士学位期间获奖情况