新集二矿采空区巨厚砂岩顶板的三带高度分布特征研究

摘要

采空区由于受到采动的影响，上部覆岩岩层形成三个部分：冒落带、裂隙带、弯曲下沉带，采空区三带的观测对煤矿的安全开采和回采至关重要，对高抽巷的布置和瓦斯的抽放布置有重大的实用价值，本文首先对“三带”基本概念、形成机理、影响因素、按受力划分标准、三带传统的观测方法优缺点等进行详细介绍。而对于巨厚砂岩顶板的专门研究较少，本文针对巨厚砂岩顶板进行了系统的对比分析，同时传统的观测三带的方法不能满足现代的需要，不能给人以直观、准确的可视化的研究，本文是利用新的观测三带方法即钻孔摄像仪对三带进行观测，为煤矿的安全开采提供了新的观测技术和方法。　　本文采用理论公式、数值模拟计算、钻孔摄像仪的现场实测对新集二矿的1煤巨厚顶板的三带发育和分布规律进行综合分析，确定出三带的高度。理论分析采用国内外的研究出来的比较成熟的经验公式，计算出巨厚1煤巨厚砂岩顶板的三带高度，并通过工程类比得出初步的理论计算值,冒落带高度Hm=16.0-21.0m,裂隙带高度为Hl=60.0-88.0m；数值模拟通过FLAC3D建立开采的模型，计算出弹塑性变化图、应力等值线、位移等值线，分析不同岩性、不同顶板厚度情况下的变化规律，通过对五个不同的模型分析得出新集二矿巨厚砂岩的特征,数值模拟方法得到冒落带高度为23.0m，明显裂隙带高度44.0m,裂隙带高度84.0-88.0m；现场实测采用新技术钻孔摄像仪进行观测，根据测得的数据进行分析得出实测的三带的高度，对理论结果和数值模拟结果进行验证，实测冒落带的高度为21m，明显裂隙带为38m。综合分析得出巨厚砂岩顶板三带的高度分布特征，冒落带高度范围为(21-23)m，明显裂隙带高度范围为(38-44)m，裂隙带高度范围为(84-88)m,为进一步研究覆岩的运动规律提供基础，为瓦斯的抽放和煤矿的安全开采、回采提供指导意义。

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第一章 绪论

1.1研究背景及研究意义

1.2国内外的研究现状

1.3研究的内容与技术路线

第二章 三带理论和现场探测方法的比较

2.1三带理论

2.2现场探测方法的比较

2.3本章小节

第三章 工程背景及三带的经验分析

3.1工程背景

3.2巨厚砂岩覆岩三带规律的经验公式估算

3.3巨厚砂岩覆岩三带规律研究的工程类比

3.4 本章小结

第四章 巨厚砂岩顶板主应力及位移分布数值模拟

4.1 FLAC3D软件的介绍

4.2不同条件煤层顶板主应力及位移分布的数值模拟模型的建立

4.3数值模拟计算结果

4.4 本章小结

第五章 巨厚砂岩顶板的模拟三带高度分析

5.1 不同条件采空区覆岩主应力随距采空区顶板距离变化

5.2 不同条件采空区覆岩垂直位移随距顶板距离变化

5.3不同条件采空区覆岩”三带”估算

5.4本章小结

第六章 巨厚砂岩顶板“三带”的钻孔摄像观测及数据的分析

6.1巨厚砂岩顶板“三带”的钻孔摄像观测

6.2实测结果及分析

6.3本章小结

第七章 结论与问题展望

7.1结论

7.2问题展望

参考文献

致谢

作者简历及读研期间的主要科研成果