急倾斜厚煤层综放面注水顶煤破碎规律与应用研究

摘要

本文针对碱沟煤矿急倾斜特厚煤层水平分段放顶煤开采工艺特点,通过顶煤破坏理论分析和实验室力学试验,得出了顶煤在不同含水率情况下力学参数的变化规律以及不同含水率时煤岩的破坏准则,再运用FLAC3D软件模拟了注水与未注水、不同布孔方式下顶煤破坏演化过程,进一步得出注水条件下特厚顶煤的破碎规律,指导生产中的顶煤注水软化工作。
　　首先,运用分段开采模型研究了急倾斜特厚煤层水平分段放顶煤开采时顶底板对顶煤破坏的影响,分析了急倾斜煤层顶煤的破碎垮落规律,并通过力学试验探究煤岩力学参数与含水率之间的关系,建立不同含水率下煤岩的破坏准则。
　　然后,通过碱沟煤矿煤层赋存的地质资料,运用FLAC3D软件建立综放工作面模型,对注水与未注水、不同布孔方式下顶煤受采动影响时的应力场、位移场和塑性区进行了数值模拟,分析了顶煤在注水前后、有无夹矸和不同布孔方式时应力场与位移场的分布规律以及塑性区的演变过程,探究了在不同情况下导致顶煤破坏的因素,得出了顶煤在注水条件下的破坏运移规律和重点软化区域的分布。
　　最后,利用上述研究结果,在碱沟煤矿综放工作面进行注水实践。实践证明,注水后顶煤的工作面回收率增加,原煤产量增加,工作面粉尘量大大降低,注水效果良好。

目录

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.2 煤体注水软化技术国内外研究现状

1.3 顶煤破碎运移规律的研究

1.4 研究目的、内容与方法

1.5 技术路线

2 围岩运动对顶煤破坏过程的影响分析

2.1 分析模型建立

2.2 顶底板位移变化

2.3 顶底板应力变化

2.4 围岩与顶煤破坏过程分析

2.5 本章小结

3 含水率对煤岩力学性质的影响

3.1 试样制备

3.2 煤岩含水率试验

3.3 煤岩力学性质试验

3.4 试验结果分析

3.5 本章小结

4 注水顶煤破碎规律数值模拟研究

4.1 数值模拟内容

4.2 模型建立

4.3 走向方向顶煤应力场和位移场变化规律

4.4 注水前后顶煤的破坏规律

4.5 夹矸对顶煤破坏的影响

4.6 不同布孔方式下顶煤的破坏效果

4.7 本章小结

5 注水软化工程实践

5.1 试验工作面概况

5.2 注水方案设计

5.3 注水方案实施

5.4 注水效果分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 存在问题及展望

致谢

参考文献

附录