大安山煤矿深部冲击地压的研究

论文摘要

大安山煤矿现已进入深部开采阶段,煤层以急倾斜为主,冲击地压现象时有发生,但到目前为止还没有对此进行系统的研究,针对这种情况,本文做了以下工作:通过对大安山煤矿的地质情况进行现场调查,对矿山动力现象进行描述和编录,以期摸清其发生的原因和规律。确定了大安山煤矿冲击地压主要是煤体压缩型,少量为顶板断裂型和断层错动型,并对其机理进行研究,并得出发生条件。对大安山煤矿后槽区域的煤及顶、底板试样进行了物理力学性质测定,根据试验室得到的试样数据,对后槽区域是否具有冲击冲击倾向进行论证,找出冲击倾向性的存在条件与影响因素。以大安山煤矿典型14槽煤为例,利用ANSYS有限元软件,针对所处的地质条件和赋煤状况,建立了二维有限元模型,模拟计算了14槽煤轴部开采前后的主应力大小和矢量方向,在14槽煤轴部采场两侧均生成了明显的应力升高和应力集中区域,通过数值计算得出,在倒转部位即煤层急倾斜处应力值最大,从而预测该部位具有冲击倾向。数值模拟计算的结果,与实际情况基本吻合,综合分析后,圈定了大安山煤矿的冲击危险区域,确定后槽煤层具有中等冲击倾向。模拟结论在煤矿开采领域具有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 综述
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 冲击发生理论的研究现状
• 1.2.2 冲击的预测与防治技术的研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 研究方法与技术路线
• 2 大安山煤矿工程地质概况及动力现象描述
• 2.1 矿井概况
• 2.2 工程地质概况
• 2.2.1 开采煤层
• 2.2.2 矿井地质
• 2.2.3 开采技术条件
• 2.3 动力现象的描述和编录
• 2.4 本章小结
• 3 大安山煤矿深部冲击机理的研究
• 3.1 煤岩体破坏的原因和规律
• 3.1.1 冲击式突然破坏发生的原因和规律
• 3.1.2 煤岩体的破坏过程
• 3.2 大安山煤矿冲击机理研究
• 3.2.1 后槽区域冲击机理及发生条件分析
• 3.2.1.1 煤岩体压缩型冲击机理及发生条件
• 3.2.1.2 顶板断裂型冲击机理及发生条件研究
• 3.2.1.3 断层错动型冲击机理及发生条件
• 3.3 本章小结
• 4 深部煤层冲击地压的存在条件与影响因素
• 4.1 大安山煤矿煤岩力学性质的测定
• 4.2 深部煤层冲击的存在条件
• 4.2.1 自然地质条件
• 4.2.1.1 煤层的性质
• 4.2.1.2 围岩的性质
• 4.2.2 开采深度
• 4.2.3 地质构造
• 4.2.4 煤层厚度变化
• 4.2.5 最大主应力场
• 4.3 影响煤层冲击的因素
• 4.4 本章小结
• 5 大安山煤矿冲击倾向性分级与区域划分
• 5.1 冲击倾向性指标及分级标准
• 5.2 大安山煤矿冲击倾向性分级
• 5.3 冲击危险性的数值模拟分析
• 5.3.1 数值模拟冲击危险区的划分原则
• 5.3.2 数值模拟分析
• 5.4 冲击危险区域划分
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读研究生期间参加课题及发表论文情况