朱村矿承压水上膏体充填开采底板破坏规律研究
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摘要
煤矿开采中,对既存在村庄建筑物压煤,又受到底板承压水威胁的矿井来说,选择新型的绿色采矿方法—膏体充填采矿,是目前解决此问题的有效方法之一。
膏体充填开采作为一种安全、高效、环保的绿色采煤方法现在正得到大力推广应用,由于充填体的作用其不仅能控制上覆岩层移动,而且能降低支承压力,减小底板的破坏深度和范围,防止底板突水。
本文从膏体充填开采控制底板破坏方面,研究在采动条件下底板岩体的破坏规律,是矿井底板突水防治与膏体充填研究的深入和完善。论文采用理论分析和数值模拟分析相结合的研究方式,首先根据弹塑性理论求解了底板岩体在采动条件下的应力场及最大破坏深度,评价了朱村矿底板突水的危险性,得出开采一5煤有突水危险的结论;进而给出了充填体控制底板围岩破坏及防止底板突水的认识;然后,通过采用FLAC3D进行数值模拟,对比分析研究垮落法开采与充填开采对底板破坏的不同规律,得出充填开采能显著地降低底板破坏;接着利用固液耦合模拟,研究得出随水压和工作面长度的增加底板破坏深度增大的结论;对膏体充填开采过程中底板破坏的影响因素进行理论和数值分析,得出充填体强度和充填率是主要影响因素的结论。
本文研究表明,运用理论分析和数值模拟方法,可以全面揭示膏体充填开采条件下底板岩体的应力场、破坏范围及其主要影响因素,有利于选择、优化设计方案,减少试验时间,安全、高效的开展这项绿色开采技术。
Paste filling is the newest green mining method and one of the useful choose for those collierys which not only exist threat of water inrush from coal floor,but also the country building above.
Paste filling can not only be used to control the movement of the upper rock layers,but also reduce the supporting pressure, decrease the failture depth and range of floor, and prevent water inrush from floor, therefore, now, that is energeticly exentended as a green mining for its safety, effective and environment.
The paper is concentrated on the failure laws of floor under the conditon of water inrush and paste filling from the point that paste filling can effectively control the failure of floor. The result of this research is a deep supplement for the studying of water inrush from floor and paste filling method. Firstly, based on the theory of plasticity and elasticity, the dissertation use theoretical analysis and numeric simulation method together to get the stress field of floor in mining and the maximum damage depth of the floor which are used to evaluate the danger of the water inrush for Zhucun colliery and conclude that it is danger of the water inrush for mining一5 coal seam;and give the mechanism of peventing water inrush and controlling rockmass deformation by the use of paste filling, then, the dissertation contrast the mechanics between the falling method and paste filling method using the FLAC3D software, come to a conclusion,paste filling can provide a substantial reduction in floor breakage depth; at last, with solid-liquid coupling simulation,the dissertation obtain that breakage depth of floor increase with the increase of water pressure and workface length;at the same time, the dissertation analyze influence factor in the process of paste filling by theoretial and numeric method, indicate that filling body intension and filling ratio are the main influence factor.
The dissertation reveals the stress field, failure range and the main influence factors of floor by the use of theoretical and numeric method under the condition of the paste filling method which is better to choose and optimize the design project, reduce the experiment time, and carry out the safely and effective green mining techonlogy.
膏体充填开采作为一种安全、高效、环保的绿色采煤方法现在正得到大力推广应用,由于充填体的作用其不仅能控制上覆岩层移动,而且能降低支承压力,减小底板的破坏深度和范围,防止底板突水。
本文从膏体充填开采控制底板破坏方面,研究在采动条件下底板岩体的破坏规律,是矿井底板突水防治与膏体充填研究的深入和完善。论文采用理论分析和数值模拟分析相结合的研究方式,首先根据弹塑性理论求解了底板岩体在采动条件下的应力场及最大破坏深度,评价了朱村矿底板突水的危险性,得出开采一5煤有突水危险的结论;进而给出了充填体控制底板围岩破坏及防止底板突水的认识;然后,通过采用FLAC3D进行数值模拟,对比分析研究垮落法开采与充填开采对底板破坏的不同规律,得出充填开采能显著地降低底板破坏;接着利用固液耦合模拟,研究得出随水压和工作面长度的增加底板破坏深度增大的结论;对膏体充填开采过程中底板破坏的影响因素进行理论和数值分析,得出充填体强度和充填率是主要影响因素的结论。
本文研究表明,运用理论分析和数值模拟方法,可以全面揭示膏体充填开采条件下底板岩体的应力场、破坏范围及其主要影响因素,有利于选择、优化设计方案,减少试验时间,安全、高效的开展这项绿色开采技术。
Paste filling is the newest green mining method and one of the useful choose for those collierys which not only exist threat of water inrush from coal floor,but also the country building above.
Paste filling can not only be used to control the movement of the upper rock layers,but also reduce the supporting pressure, decrease the failture depth and range of floor, and prevent water inrush from floor, therefore, now, that is energeticly exentended as a green mining for its safety, effective and environment.
The paper is concentrated on the failure laws of floor under the conditon of water inrush and paste filling from the point that paste filling can effectively control the failure of floor. The result of this research is a deep supplement for the studying of water inrush from floor and paste filling method. Firstly, based on the theory of plasticity and elasticity, the dissertation use theoretical analysis and numeric simulation method together to get the stress field of floor in mining and the maximum damage depth of the floor which are used to evaluate the danger of the water inrush for Zhucun colliery and conclude that it is danger of the water inrush for mining一5 coal seam;and give the mechanism of peventing water inrush and controlling rockmass deformation by the use of paste filling, then, the dissertation contrast the mechanics between the falling method and paste filling method using the FLAC3D software, come to a conclusion,paste filling can provide a substantial reduction in floor breakage depth; at last, with solid-liquid coupling simulation,the dissertation obtain that breakage depth of floor increase with the increase of water pressure and workface length;at the same time, the dissertation analyze influence factor in the process of paste filling by theoretial and numeric method, indicate that filling body intension and filling ratio are the main influence factor.
The dissertation reveals the stress field, failure range and the main influence factors of floor by the use of theoretical and numeric method under the condition of the paste filling method which is better to choose and optimize the design project, reduce the experiment time, and carry out the safely and effective green mining techonlogy.
引文
[1]黄乐亭.我国村庄下采煤的现状与发展重点[J].矿山测量.1999 (12).
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