急倾斜煤层采空区充填控制围岩稳定性研究

摘要

针对急倾斜煤层开采后工作面围岩稳定性差难以控制，工作面来压规律不周期，采空区围岩裂隙贯通至地表后，地表空气与水罐入采空区导致采空区煤炭自燃发火与工作面泥石流的问题，开展急倾斜煤层采空区充填控制围岩稳定性的研究，达到工作面安全开采的目的。
　　采用岩石力学实验，对现场采集的岩样与煤样进行力学实验获得其力学参数，为相似模拟实验模型与数值模拟实验模型构建时参数数值的合理选择提供了科学依据；应用相似模拟实验，利用声发射监测与全站仪监测技术对急倾斜煤层模型充填前后工作面围岩声发射信号与覆岩下沉量进行监测，研究结果表明：在对工作面采空区进行充填后声发射信号的累积能量值、累积事件数、事件数变化率与能量变化率均小于充填前声发射信号的累积能量值、累积事件数、事件数变化率与能量变化率。在对工作面采空区进行充填后的覆岩下沉量小于未充填时的覆岩下沉量，充填采空区对于控制急倾斜煤层围岩稳定起到了良好的作用；采用数值模拟实验，模拟急倾斜煤层充填前后工作面围岩应力与位移分布特征，研究结果表明：在对工作面采空区进行充填后的围岩应力与位移较充填前分布更均匀，应力与位移集中现象得到缓解；采用现场采空区地质雷达探测，对采空区充填后的密实程度进行探测，若采空区内依然存在大的空隙与含水带则需要进行二次充填。
　　在对急倾斜煤层采空区进行充填后可以有效的消除因工作面围岩稳定性差引起的工作面安全隐患，解决了开采与安全之间的突出矛盾。本研究对急倾斜煤层采空区充填控制围岩稳定性及其它煤层倾角采空区充填开采具有借鉴意义。

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1 绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3本论文研究的主要内容

1.4论文采取的研究方案及技术路线

2乌东煤矿煤岩体力学实验

2.1工程地质概括

2.2煤岩体力学特征分析

2.3本章小结

3 急倾斜煤层采空区充填相似模拟实验

3.1概述

3.2相似模拟理论

3.3 实验设计原理

3.4模型构建

3.5实验仪器与设备

3.6实验过程设计与监测仪器布置

3.7 实验现象分析

3.8 充填前后声发射信号分析

3.9 充填前后覆岩下沉量对比

3.10本章小结

4急倾斜煤层采空区充填数值模拟

4.1概述

4.2 FLAC3D软件介绍

4.3数值模型的建立

4.4模型开挖方案与结果分析

4.5 本章小结

5 急倾斜煤层采空区充填工程实践

5.1 充填方案

5.2 本章小结

6 结论

致谢

参考文献

附录