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研究课题,它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。在处理水体下采煤问题时,覆岩破坏规律,特别是能够导水的垮落带和裂缝带的高度及其分布形态的研究至关重要。本文以铁法大平煤矿水库下采煤覆岩破坏规律为研究对象,采用相似材料模拟实验的方法确定了大平煤矿覆岩破坏的基本规律。对导水裂缝带形成机制和采放高度对导水裂缝带发育高度的影响的研究采用的是数值模拟方法,通过对数值模拟结果的分析,得出了大平煤矿导水裂缝带的形成机制,预计出了导水裂缝带高度,并确定了采放高度对导水裂缝带高度的影响,在此基础上,针对大平煤矿煤层的特厚深埋性设计了N1S1工作面的防水安全煤岩柱,并论证了N1S1工作面综放开采的安全可行性。
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摘要ABSTRACT1 绪论1.1 国内外研究现状1.1.1 国内研究现状1.1.2 国外研究现状1.2 问题的提出及研究的目的意义1.2.1 问题的提出1.2.2 研究的目的意义1.3 论文研究的主要内容和技术线路1.3.1 研究的主要内容1.3.2 研究的技术路线2 水体下开采覆岩破坏规律2.1 移动稳定后采动岩层内的“三带”特征2.1.1 垮落带2.1.2 裂缝带2.1.3 弯曲带2.2 水体下开采覆岩破坏特征2.2.1 垮落带的破坏特征2.2.2 裂缝带的破坏特征2.2.3 导水裂缝带发育的动态特征2.3 小结3 大平煤矿N1S1 试采工作面与三台子水库概况3.1 N1S1 试采工作面自然概况3.2 N1S1 试采工作面地质采矿条件概况3.2.1 上覆岩层结构、岩性3.2.2 大平矿岩石物理力学性质3.2.3 试采工作面覆岩岩性、地层结构、构造分析3.2.4 试采工作面设计及煤层顶底板3.3 三台子水库概况3.4 小结4 覆岩破坏室内相似材料模拟试验研究4.1 相似材料模拟实验的基本原理4.2 试验目的与内容4.3 试验设计与制作4.3.1 相似条件确定4.3.2 相似材料配比4.3.3 模型制作4.4 开采模拟与实验观测4.5 实验观测结果分析4.5.1 顶板岩层活动规律4.5.2 覆岩破坏基本形式与“三带”分布特征4.5.3 垮落带与导水裂缝带发育规律4.5.4 弯曲带岩层中的离层4.5.5 地表裂缝4.6 实验结论与存在的问题4.6.1 实验结论4.6.2 存在的问题5 数值模拟原理及数值模拟方案5.1 数值模拟方法介绍2D的数据处理方式和特点'>5.1.1 RFPA2D的数据处理方式和特点2D主要功能'>5.1.2 RFPA2D主要功能2D单元破坏准则'>5.1.3 RFPA2D单元破坏准则5.2 数值模拟方案5.2.1 数值模拟的技术路线5.2.2 模型尺寸5.2.3 力学模型和数值模型5.2.4 力学参数的确定5.2.5 N1S1 工作面覆岩破坏数值反演5.3 小结6 大平煤矿覆岩破坏的导水裂缝带发育规律数值模拟6.1 N1S1 工作面导水裂缝带形成机制的数值模拟6.1.1 数值模型的建立6.1.2 覆岩变形破坏的发展过程6.1.3 导水裂缝带的分布特征6.1.4 导水裂缝带的应力分布及变形特征6.2 采放高度对导水裂缝带高度影响的数值模拟6.2.1 不同采放高度数值模拟的结果6.2.2 大平煤矿导水裂缝带高度与采放高度的关系6.3 小结7 大平煤矿N1S1 综放开采工作面防水煤岩柱设计7.1 水体下采煤防水煤岩柱的设计原理7.2 N1S1 综放开采工作面地质及水文地质概况7.2.1 N1S1 工作面地质概况7.2.2 三台子水库概况7.2.3 大平煤矿N1S1 综放开采工作面水库下采煤的特殊性7.3 防水煤岩柱厚度与保护层厚度的计算7.4 N1S1 工作面综放开采的安全可行性分析7.4.1 防水安全煤岩柱厚度7.4.2 导水裂缝带上方岩层（保护层厚度）的隔水性7.4.3 断层对导水裂缝带上方岩层防水性的影响7.5 试采方案安全可靠性分析7.6 小结8 结论与展望8.1 结论8.2 展望致谢参考文献硕士期间参与科研项目与发表论文
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