深部开采冲击地压的能量聚积分析及应用

论文摘要

冲击地压是煤矿生产中遇到的严重灾害之一。随着开采深度的不断增加和开采范围的日益扩大,冲击地压的危害日趋严重,并已成为我国煤矿生产中亟待解决的岩石力学研究课题。冲击地压是在高应力条件下发生的,积聚大量的弹性能是发生冲击地压的动力源,因此,冲击地压发生的前提是矿山井巷和采场周围的煤岩体中储存了足够的弹性能。为了对冲击地压进行有效的预测预报,需要给出煤岩体冲击地压倾向的直接能量判据,根据井巷和采场围岩体处于弹塑性变形状态下弹性比能的计算方法,利用有限元法分析计算处于弹塑性变形状态下的受力煤岩体弹性比能分布的理论与方法,以及用有限元法模拟冲击能量规模的方法,针对煤层巷道的围岩条件,分析断层、煤层厚度局部变化、巷道选区位置变化对煤层巷道弹性能分布的影响,结果表明,断层、煤层厚度局部变化、巷道选取位置变化不仅影响到弹性比能的数值,而且影响到弹性比能的分布规律,巷道两帮煤体中的弹性比能最大值由巷道四角处转移到煤壁深处,可以积聚更大的能量,煤层弹性模量与抗压强度,对弹性能分布也有较大影响。摸清围岩体中弹性能的分布规律是有效地进行冲击地压预测预报的前提,使冲击地压的预测和防治建立在更加坚实的力学基础之上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.2 课题研究的现状及存在的问题
• 1.3 课题研究的主要内容、方法和技术路线
• 2 冲击地压的能量理论分析
• 2.1 冲击地压影响因素简介
• 2.2 地质动力因素
• 2.3 开采技术因素
• 2.4 岩体破坏过程中能量转换机理分析
• 3 冲击地压预测的弹性能理论简介及弹性能判据
• 3.1 冲击地压危险性预测方法简介
• 3.2 冲击地压危险性预测的弹性能判据
• 3.3 鲁村煤矿2217区段运输平巷冲击地压危险性判断
• 3.4 本章小结
• 4 断层区域能量分析
• 4.1 力学模型的建立
• 4.2 断层区域能量聚积分布的分析
• 4.3 本章小结
• 5 煤层厚度局部变化区域能量分析
• 5.1 煤层局部变厚情况
• 5.2 煤层局部变薄的情况
• 5.3 煤层由薄变厚情况
• 5.4 巷道位置选取变化的情况
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 课题研究的创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 作者在读硕士期间发表的论文
• 致谢