祁东煤矿高水压下原生纵向裂隙发育覆岩采动破坏研究
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摘要
本论文在分析总结综采覆岩破坏特点及主要影响因素的基础上,结合研究区(祁东煤矿)特殊的地质条件,研究了高水压下纵向裂隙发育的覆岩破坏规律,并建立了相应的数学模型,推导了水压力对裂隙扩展及岩石强度作用的公式。
以研究区具体的地质及开采条件为依据,采用FLAC~(3D)数值模拟软件模拟了研究区不同推进距离的位移场、应力场和破坏场。分析了导水裂缝带最终分布形态为两端高,中间低的类似“马鞍”形的力学机理。并通过对工作面施加不同的水压力,模拟了不同水压力下开采煤层导致的覆岩破坏状况,为高水压下煤层开采提供了理论依据。
The paper is on the basis of analyzing and summarizing the characteristics and main influential factors of overburden failure in the full mechanized coal caving working face, and as use of the especial geological condisons of the research zone(qidong coal mine),investigate the rule of overburden failure which has developed much lengthways cranny under the high hydraulic pressure .Having installed the mathematics model, conjecture the expressions of the rock intensity with high hydraulic pressure.
In terms of geology and mining condition of the research zone,simulating the displacement fileds, the stress fields and the failure fields with FLAC~(3D) in different mining longness. The finally distribution configuration of water conducted zone is similar "saddle"with high in amphi and low in middle,which mechanism is analyzed. As use of bringing differents hudraulic pressure to bear on the coal stratum,simulate the differents statuses with differents hudraulic pressure,and provide pledge for the coal mining under the high hydraulic pressure.
以研究区具体的地质及开采条件为依据,采用FLAC~(3D)数值模拟软件模拟了研究区不同推进距离的位移场、应力场和破坏场。分析了导水裂缝带最终分布形态为两端高,中间低的类似“马鞍”形的力学机理。并通过对工作面施加不同的水压力,模拟了不同水压力下开采煤层导致的覆岩破坏状况,为高水压下煤层开采提供了理论依据。
The paper is on the basis of analyzing and summarizing the characteristics and main influential factors of overburden failure in the full mechanized coal caving working face, and as use of the especial geological condisons of the research zone(qidong coal mine),investigate the rule of overburden failure which has developed much lengthways cranny under the high hydraulic pressure .Having installed the mathematics model, conjecture the expressions of the rock intensity with high hydraulic pressure.
In terms of geology and mining condition of the research zone,simulating the displacement fileds, the stress fields and the failure fields with FLAC~(3D) in different mining longness. The finally distribution configuration of water conducted zone is similar "saddle"with high in amphi and low in middle,which mechanism is analyzed. As use of bringing differents hudraulic pressure to bear on the coal stratum,simulate the differents statuses with differents hudraulic pressure,and provide pledge for the coal mining under the high hydraulic pressure.
引文
[1]张金才,等.煤层采动后岩体渗透特征研究及应用[J].煤炭科学基金资助课题研究报告,1999,9.
[2]康永华。我国水体下综放开采技术的应用及展望[J].煤炭科学技术,2003.12
[3]张敏江,张丽萍,等.弱胶结砂层突涌机理及预测研究[J]。金属矿山,2002,10:48-50。
[4]水体下采煤的实践与认识[M].煤炭科学研究总院情报资料室,1975.
[5]煤炭科学研究总院北京开采所.煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用[M].煤炭工业出版社,1981.12.
[6]康永华.综放开采的覆岩破坏规律[J].阜新矿业学院院报,1997.7.
[7]康永华,巨厚含水砂层下顶水综放开采试验[J].煤炭科学技术,1998.9.
[8]康永华.覆岩破坏规律的综合研究技术体系〔J〕.煤炭科学技术,1997.11
[9]何国清.国内外“三下”采煤的发展简况[C].全国矿山岩层与地表移动学术研讨会,1985.
[10]H.J.Hargraves,Subsidence in mines,The Australasian Insti tute of Metallurgy,1973
[11]高德福.在采动过程中导水裂隙带的形成规律[J].煤炭学报,1985.9.
[12]郑少河.裂隙岩体渗流场-损伤场耦合理论研究及工程应用.〔博士学位论文〕.武汉:中国科学院武汉岩土力学研究所.2000
[13]张金才,刘天泉,张玉卓.裂隙岩体渗透特征的研究[J].煤炭学报.1997.10
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[19]Jones F.O.A Laboratory Study of the Effets of Confining Pressure on Fracture Flow and Storage Capacity in Carbonate Rocks.J.Petrol.Technol.1975.
[20]王双美,导水裂缝带高度研究方法,江苏煤炭,2005
[21]张改玲、蔡荣、董青红、陈德俊、赵庆杰、刘尊欣,开采覆岩破坏工程地质力学模型实验研究[J],中国煤田地质,2007
[22]秦玉金、马丕梁,上覆岩层破坏高度影响因素的灰关联分析,煤矿开采,2006
[23]高德福,在釆动过程中导水裂隙带的形成规律,煤炭学报,1985.9.
[24]武雄 于青春 汪小刚 段庆伟 李新强 杨健 包雅,地表水体下煤炭资源开采研宄,岩石力学与工程学报,2006,5
[25]吴玉华 于进广 杨本水,砂砾石含水层下留设防砂煤柱的开采试验,煤炭科学技术,2002,3
[26]王新,煤矿顶板突水机理探讨煤矿开采,2007,12
[27]赫英臣 龚斌 郝爱民 李楠,矿区浅层地下水污染机理探讨,中国安全科学学报,2007,5
[28]胡耀青 赵阳升 杨栋,三维固流耦合相似模拟理论与方法,辽宁工程技术大学学报.2007,2
[29]黄庆享 侯志成 张文忠 张沛,黏土隔水层相似材料胶结剂的正交实验分析,采矿与安全工程学报,2007,1
[30]顶板隔水层关键层耦合作用规律研究,中国矿业大学学报,2006,7
[31]Sahu,Comparative Studies of Different Organs of Nyctanthes arbortristis in Modulation of Cytokines in Murine Model of Arthritis,生物医学与环境科学,2007,2
[32]陈江峰 邵龙义Colin R Ward,高铝粉煤灰特性及其合成莫来石的实验研究,矿物岩石地球化学通报,2007
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[34],田冰 孙宏勇 贾金生,河北山前平原地下水动态变化及其驱动因素分析灌溉排水学报,2006
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[38]申宝宏等。综采工作面覆岩破坏规律的观测研究.煤田地质与勘探.2000.10。
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[41]杨本水等.巨厚含水松散层下放顶煤开采提高回采上限的可行性研究[J].1999.3.
[42]桂和荣等.厚松散层及超薄覆岩放顶煤开采冒裂高度模拟研究[J].2002.
[43]蔡东.综采面“两带”高度发育特征[J].2000.
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[56]钱鸣高 曹胜根,煤炭开采的科学技术与管理[J],采矿与安全工程学报,2007,24(01)
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