检索结果-南通市图书馆

作者：聂宇旭中国矿业大学

学位级别：硕士

矿井突水是常见的采矿安全问题。本文选取麦垛山2煤110207工作面作为研究区,该区域主要面临直罗组厚砂岩含水层的充水威胁,随着工作面的推进裂隙带沟通上覆含水层,造成突水灾害。本文以研究区的开采条件、工程地质以及水文地质条件为背... 详细信息

矿井突水是常见的采矿安全问题。本文选取麦垛山2煤110207工作面作为研究区,该区域主要面临直罗组厚砂岩含水层的充水威胁,随着工作面的推进裂隙带沟通上覆含水层,造成突水灾害。本文以研究区的开采条件、工程地质以及水文地质条件为背景,通过模型试验、数值模拟及理论分析方法对顶板采动裂隙发育时空演化规律及应力、位移场分布规律进行研究,并建立起该矿区顶板突水危险性模糊综合评价模型,为矿区安全开采提供指导建议。论文主要研究成果如下:（1）研究区顶板为厚砂岩层,来压步距较大,采动裂隙带发育较高。通过经验公式法计算得到垮落带发育高度6.9m～11.23m,导水裂隙带发育高度44.6m,裂采比约14.9;通过相似材料模型试验和数值模拟得到垮采比约3.03～3.5,裂采比约17.4～18,与实际结果较为一致。（2）将相似模型试验采动裂隙发育过程图像进行二值化处理,提取裂隙发育相关参数,统计获得采动过程中裂隙条数、裂隙总长度、裂隙总宽度、裂隙平均长度、裂隙平均宽度、裂隙率、裂隙倾角以及裂隙网络分形维数的采动演化特征,得出裂隙网络分形维数经历了“迅速升维-稳定波动-稳定增长”三个阶段,所对应的节点分别是采动150m和210m;通过数据拟合分析得出裂隙条数、裂隙总长度、裂隙总宽度、裂隙率与裂隙网络分形维数近似呈对数函数的关系;通过相似模型应力监测结果可知,采场上方应力曲线变化经历“应力稳定-应力集中-卸压-应力恢复-应力再次集中”五个阶段且随着采动推进同一水平不同测点曲线往往呈现迟滞作用。（3）通过对裂隙二值化图像划分纵、横向研究区,得到裂隙发育的纵、横向演化特征;通过对裂隙二值化图像划分网格,提取网格内分形维数以及裂隙率数值生成时空演化特征云图,得出裂隙分形维数高值区随采动由中间向两边发散,在采动180m至210m时高值区域形成马鞍状;裂隙率高值区在垮落带附近呈现明显的串珠状,表明岩层在采动过程中受周期来压的影响,随采动180-210m时,裂隙率高值区同样呈现马鞍状。（4）通过离散元数值模拟软件3DEC建立数值模型,利用图像处理软件对数值模拟结果图像进行并对其二值化处理并统计采动裂隙相关参数,与相似材料模型实验结果对比可知,二者得到的裂隙发育规律较一致,但由于3DEC离散元软件在预设节理面时模型块体易贴合造成采动裂隙平均宽度变化幅度偏大。（5）通过模糊数学法对麦垛山110207工作面进行突水危险性评价。突水危险性评级总体随采动距离增大而升高,在开采150m时工作面突水危险等级从较低危险性变为中等危险性,至开采180m时突水危险性升至较高。本论文共有图68幅,表17张,参考文献81篇。

关键词：厚砂岩顶板相似材料模型试验裂隙网络分形特征裂隙时空演化规律模糊数学危险性评价

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麦垛山煤矿厚砂岩顶板采动导水裂隙带发育高度研究

麦垛山煤矿厚砂岩顶板采动导水裂隙带发育高度研究

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作者：蔡锴中国矿业大学

学位级别：硕士

我国西北矿区以侏罗系煤层为主要开采煤层,煤层顶板多为厚度大于50m的侏罗—白垩系厚弱胶结砂岩含水层。近年来我国西北侏罗纪煤田厚砂岩顶板水-砂混合型突水溃砂事故多发,但由于我国前期煤炭生产重点集中于东部矿区,矿区水害研究重点... 详细信息

我国西北矿区以侏罗系煤层为主要开采煤层,煤层顶板多为厚度大于50m的侏罗—白垩系厚弱胶结砂岩含水层。近年来我国西北侏罗纪煤田厚砂岩顶板水-砂混合型突水溃砂事故多发,但由于我国前期煤炭生产重点集中于东部矿区,矿区水害研究重点多为底板奥灰水害,而针对西部侏罗系煤层顶板直罗组含水层突水机理研究较少,面对此种突水现象缺少系统有效的防范措施,严重威胁西北矿区侏罗系煤层矿井的安全生产。本文为研究西北矿区厚砂岩顶板水害形成机制,以西部矿区麦垛山煤矿2煤110207工作面为研究对象,以理论计算公式为基础,结合相似模型试验和离散元数值模拟揭示研究矿区顶板随开采活动影响的应力和位移变化规律,引入机器学习理论,建立适用于西北矿区厚砂岩顶板导裂带高度预测模型,对具有类似情况的西北矿区顶板水害预测及防治具有指导意义。本文取得的主要成果如下:(1)确定工作面来压步距以及厚砂岩顶板随开采过程的变形规律。利用分布式光纤监测技术记录开采过程中厚砂岩顶板应变值,据此分析得出覆岩应变随高度递减,且最终在距煤层顶板93m处应变趋近于0με,根据光纤频移平均变化度理论得出工作面来压步距为30-40m,利用岩层破断应变值判断顶板裂隙带发育规律主要分为3个阶段,即0-32m裂隙充分发育、32-58m处裂隙缓慢发育、58m及以上裂隙未发育。(2)确定工作面顶板随开采过程导裂带发育、应力和位移演化规律。利用3DEC离散元模拟软件,对110207工作面开采过程进行数值模拟。通过分析模型塑性区随开采变化规律,确定了工作面在开采200～220m时顶板的塑性区分布,由此确定裂隙带高度为56.81m,裂采比为14.95。监测不同高度岩层位移和应力随开采过程的变化情况,发现开采前期顶板中部出现拉张应力区,在开采后期出现局部应力集中区后,拉张应力区逐渐缩小,以压应力为主,工作面煤壁部位主要以压应力集中区为主,在前期压应力集中区逐渐增大,待工作面中部出现应力集中区域后,两侧煤壁应力集中现象出现缓解。模型顶板随高度增加具有位移的滞后性,且距工作面距离越近,岩层位移值越接近工作面的开采厚度。(3)建立西北矿区侏罗系煤层厚砂岩顶板裂隙带高度数据库。利用灰色关联分析计算各影响因素与导水裂隙带高度关联度值,选取关联度值大于0.7的影响因素,最终选取采厚、采深、煤层倾角、工作面斜长、顶板硬岩比例作为影响导高发育的5个因素,建立西北侏罗系煤层矿区数据库。(4)建立适用于西北矿区侏罗系煤层厚砂岩顶板导高预测模型。利用矿区数据库建立SVR(支持向量回归)导高预测模型,并利用PSO算法(粒子群算法)对SVR模型进行参数寻优,建立了PSO-SVR预测模型。通过将PSO-SVR模型的测试集导高预测值与理论计算得出的理论导高值分别与矿区实测值进行误差对比,证明PSO-SVR模型准确性优于理论公式计算。将110207工作面相关参数带入PSO-SVR导高预测模型得出导高预测值为55.29m,裂采比为14.55。(5)对比理论计算、相似模型试验、数值模拟和机器学习四种方法最后得出110207工作面导裂带范围55.29m～59.79m,裂采比为14.55～15.73,顶板裂隙带将导通直罗组弱胶结砂岩含水层,工作面有突水溃砂风险。本论文共有图41幅,表19张,参考文献83篇。

关键词：厚砂岩顶板相似模型试验离散元数值模拟灰色关联分析 PSO-SVR导高预测模型

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葫芦素煤矿厚砂岩顶板中厚煤层综采覆岩活动规律研究

葫芦素煤矿厚砂岩顶板中厚煤层综采覆岩活动规律研究

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作者：张伟胜中国矿业大学

学位级别：硕士

目前,内蒙古地区煤矿基本上处于浅埋煤层开采阶段。然而,由于煤矿地质条件复杂,煤层埋深差异较大,以内蒙古呼吉尔特矿区为例,该矿区开采煤层埋深普遍在600 m以上,因此仅对浅埋煤层开采研究并不能全面地指导内蒙古煤矿开采。本文基于葫... 详细信息

目前,内蒙古地区煤矿基本上处于浅埋煤层开采阶段。然而,由于煤矿地质条件复杂,煤层埋深差异较大,以内蒙古呼吉尔特矿区为例,该矿区开采煤层埋深普遍在600 m以上,因此仅对浅埋煤层开采研究并不能全面地指导内蒙古煤矿开采。本文基于葫芦素煤矿21102综采工作面采矿地质条件,采用现场调研、实验室试验、理论分析、数值模拟、现场实测相结合的综合研究方法,对葫芦素煤矿厚砂岩顶板中厚煤层综采覆岩活动规律进行研究。本文主要研究成果如下:(1)分析总结了葫芦素煤矿采矿地质条件,并开展了21102综采工作面煤岩体物理力学参数测试,得到了2-1#煤、直接顶、基本顶和直接底的单轴抗压强度分别为12.97 MPa、17.48 MPa、33.73 MPa、38.31 MPa,抗拉强度分别为1.22MPa、1.89 MPa、4.24 MPa、6.15 MPa,以及不同加载角度下的抗剪强度。(2)根据基本顶破断梁模型和厚板模型研究结果表明,21102综采工作面初次来压步距为51.6 m、40.6 m,周期来压步距为21.1 m、25.0 m;确定了工作面初次来压与周期来压期间基本顶均于采空区固支长边中心位置发生拉破坏,该破坏均由应力σ导致;并对工作面覆岩关键层位置进行了判别,得出工作面覆岩共计有7层关键层,其中第29层细粒砂岩为主关键层。(3)根据21102综采工作面覆岩活动规律数值模拟结果表明,工作面初次来压步距为45 m,周期来压步距为20 m,超前支承压力峰值为40.2 MPa,位于工作面前方约10 m位置,并且当第2关键层发生初次破断时,岩层超前支承压力突然增大;当开采至300 m时,工作面达到充分采动,此时基本顶最大下沉量为2.52 m,第2关键层最大下沉量为1.99 m,上覆岩层塑性区高度最大值为201.4m;工作面垮落带高度15.8 m,裂隙带高度49.5 m,采空区处的裂隙已经被压实,仅在工作面和开切眼上部发育大量裂隙。(4)根据现场实测矿压数据确定21102综采工作面初次来压步41.4 m,周期来压步距22.0 m,可知采用厚板模型计算所得结果与实测值误差较小,并且数值模拟结果也接近于实测值,表明模拟结果较好;工作面呈现出大小周期来压现象,大约每隔1个小周期来压发生1次大的周期来压,并且分析总结了工作面大周期来压与采空区涌水的关系。(5)由现场钻孔窥视确定21102综采工作面垮落带高度15.8 m,裂隙带高度45.6 m,与经验公式和神东矿区实测数据拟合所得垮落带高度误差为90.4%、22.5%,裂隙带高度误差为36.1%、15.2%,可知经验公式不适用于该工作面,而神东矿区实测数据拟合公式可为该矿井“两带”高度预测提供一定借鉴意义。该论文有图57幅,表17个,参考文献114篇。

关键词：厚砂岩顶板中厚煤层覆岩活动规律数值模拟现场实测

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煤层深孔爆破强制放顶爆破参数研究

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四川建材 2018年第6期44卷 79-80页

作者：吴启仁安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001

煤矿综采工作面厚硬砂岩顶板对采煤工作面影响极大,如果处理技术不合理,将造成严重的安全事故。为此经过多年的理论分析和工程类比,提出了一套较为完善的顶板深孔爆破强制放顶参数,在工程实践中应用,取得了良好的经济和社会效益。

关键词：采煤工作面厚砂岩顶板深孔爆破强制放顶

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