充填法开采底板应力及破坏规律研究

论文摘要

论文从分析充填的作用机理出发,总结了充填体的力学特性、承载作用和对围岩的作用;在此基础上,利用数值模拟软件FLAC3D,通过对充填开采与垮落法开采底板的底板应力及位移变化对比分析,揭示充填法开采对防治底板突水的作用:一方面充填体应力吸收和转移作用,共同承担上部岩层载荷,改善底板周围岩体的应力分布和状态,提高底板自身的承载能力,共同维护底板的稳定;令一方面充填体对破碎底鼓的底板进行施压、压实并限制底板发生变形和位移,保持底板的稳定性;通过对岩体力学的理论研究,结合充填体的力学特性,进行某些简化,抽象出可以表征充填体与围岩作用机理特征的力学模型,借助于数学推导方法,从而描述充填体与围岩的作用关系,得出了充填开采底板的支承压力范围;分别对不考虑周期来压、考虑周期来压煤层底板破坏区深度进行分析,并对其理论公式进行了探讨;采取不同的模拟方案,分别对充填滞后距离和空顶高度对底板塑性区破坏深度进行了模拟,得出充填空顶高度和滞后距离对底板塑性破坏区的控制均是不利的。在使用充填法开采时,要加强临时支护质量,保证在充填前、充填期间和充填体能够有效作用前的这段时间内顶底板稳定。本课题的内容是对充填法开采底板应力及破坏规律的基础性研究。课题以理论分析和数值模拟等手段,对充填法开采条件下的底板应力及破坏规律进行总结,为矿井下步充填作业,防治底板突水,保证矿井安全生产提供理论支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容及技术路线
• 2 充填作用机理
• 2.1 充填体力学特性
• 2.2 矿山充填体的承载作用
• 2.3 充填体对围岩的作用
• 2.4 小结
• 3 充填法开采对防治底板突水的作用分析
• 3.1 底板突水机理
• 3.2 充填开采底板应力变化
• 3.3 充填法开采底板位移变化
• 3.4 小结
• 4 充填法开采底板岩体应力及运移规律
• 4.1 充填开采覆岩运动规律
• 4.2 煤层底板岩体应力状态
• 4.3 充填开采煤层底板破坏区解析估算
• 4.4 小结
• 5 充填参数对底板应力及塑性破坏区影响数值分析
• 5.1 FLAC3D数值方法的有限差分分析
• 5.2 数值模拟
• 5.3 充填参数对底板的影响研究
• 5.4 小结
• 6 主要结论及努力方向
• 6.1 主要结论
• 6.2 论文中的不足及今后努力方向
• 7 攻读硕士期间的主要成果
• 7.1 发表论文
• 7.2 参与的科研项目
• 致谢
• 参考文献