论文题目: 急倾斜坚硬顶板中厚煤层防水煤柱合理留设研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 采矿工程
作者: 胡光林
导师: 唐建新
关键词: 导水裂隙带,防水煤岩柱,开采上限,数值模拟,相似模拟,水体下开采
文献来源: 重庆大学
发表年度: 2005
论文摘要: 水体下采煤是涉及到采矿、地质、水文地质、地球物理勘探、岩石力学、矿山测量、计算数学等多个学科领域的边缘学科。水体下采煤是一项包含着覆岩破坏规律、防水煤岩柱性能、地下水动态变化规律及含水层富水特征、采掘工作面安全生产工艺与技术措施、防水煤柱留设技术、经济效益与社会效益评价等多项相关规律研究和先进探测技术的复杂工作。只有经过全面的深入研究,才能正确评价水体下采煤的安全合理性,特别是提高开采上限的安全合理性,确保水体下的安全合理开采,保证矿井与人身安全。开采造成的煤岩破坏规律是确定安全合理开采上限的主要因素和决定因素。为了确定开采后煤岩的破坏规律,必须选择合理可靠的研究方法。为此,本文在分析了国内外关于水体下开采的现状和成果后,采用室内相似模拟实验、地质雷达探测、深基点法现场实测、数值模拟、理论分析等研究方法,对急倾斜坚硬顶板中厚煤层开采时,导水裂隙带高度及防水煤柱的受力和稳定性情况进行对比分析。本文以四川达竹矿务局铁山南煤矿112采区水下开采为研究对象,根据相似模拟实验得出了防水煤柱的受力分布,结合地质雷达探测技术研究了煤岩的破坏规律,分析得到了煤岩的破坏裂隙带特征,确定了K21煤层防水煤岩柱的合理宽度;采用三维有限元方法,运用3D-σ程序软件对防水煤柱进行了数值模拟和分析计算,得到了防水煤柱的受力情况,并结合理论分析,验证了112采区合理留设安全防水煤柱的宽度及112采区开采上限的合理性;在此基础上进行了现场开采实践检验,分析了在开采过程中对滴水量和涌水量的观测和预测数据。研究结果表明,所确定的防水煤柱宽度满足开采要求,经济合理;同时,所采用的几种研究方法分析结果基本吻合,说明运用上述方法进行安全防水煤柱宽度的合理留设具有较强的可靠性,对类似矿山有一定的参考价值。
论文目录:
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 问题的提出及研究的目的意义
1.1.1 问题的提出
1.1.2 研究的目的意义
1.2 国内外现状
1.2.1 国外现状
1.2.2 国内现状
1.2.3 我国在水体下开采所取得的成果
1.3 论文研究的主要内容和技术路线
1.3.1 研究的主要内容
1.3.2 研究的技术路线
2 试验区防水工程设计概况
2.1 试验区概况
2.2 铁山南煤矿112 采区原防治水工程设计
2.2.1 倾斜方向防水煤柱设计
2.2.2 走向方向防水煤柱设计
2.2.3 水闸墙、水闸门设计
2.3 112 采区原防水工程设计存在的问题
3 室内相似模拟试验研究
3.1 研究内容及要求
3.2 室内相似模拟试验
3.2.1 相似理论
3.2.2 模型设计
3.2.3 实验相似比的确定
3.2.4 相似模拟实验及测试
3.2.5 试验结果及分析
4 现场实测研究
4.1 老窑采空区边界探测
4.1.1 地质雷达探测机理
4.1.2 探测工作及探测方法
4.1.3 地质雷达探测结果
4.1.4 巷探结果
4.1.5 探测结果的对比分析
4.2 现场实测导水裂隙带高度及形态
5 防水煤柱受力的数值分析及渗水分析
5.1 防水煤柱受力的数值分析
5.1.1 数值分析方法
5.1.2 3D-σ的基础理论
5.1.3 结构模型设计
5.1.4 计算结果分析
5.2 围岩渗水分析与研究
5.3 试验区涌水量预测
5.3.1 类比法预测
5.3.2 大井法预测
6 防水煤柱合理留设的综合分析
6.1 导水裂隙带高度及形态的分析对比
6.2 防水煤柱受力的分析对比
6.3 防水煤柱的合理留设
7 现场防水煤柱的稳定性分析
7.1 试验区开采概况
7.2 试验区开采中水文观测
7.2.1 滴水观测及分析
7.2.2 涌水量观测及分析
7.3 112 采区涌水通道及水源分析
7.4 防水煤柱稳定性观测及分析
8 结论与建议
8.1 结论
8.2 建议
致谢
参考文献
附录
独创性声明
学位论文版权使用授权书
发布时间: 2006-12-05
参考文献
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