建筑物下多煤層條帶開采技術(shù)研究碩士開題報(bào)告-文庫吧
2025-07-22 18:08 本頁面
【正文】 表移動(dòng)觀測站進(jìn)行實(shí)測，根據(jù)礦區(qū)地表沉陷規(guī)律結(jié)合概率積分法進(jìn)行理論分析，確定了概率積分法的預(yù)計(jì)參數(shù)，從而對地表移動(dòng)和變形進(jìn)行預(yù)計(jì)，基本掌握了條帶開采地表沉陷的 4 主控因素以及煤層和上覆巖層的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)對條帶 開采上覆巖層和地表移動(dòng)的影響。王金莊、吳立新等通過對現(xiàn)場實(shí)測資料及巖層移動(dòng)過程的研究，提出了覆巖托板控制理論。鄒友峰等提出了條帶開采沉陷預(yù)計(jì)的三維層狀介質(zhì)理論。張華興等通過對寬條帶開采移動(dòng)與變形的計(jì)算分析對寬條帶開采的基本問題進(jìn)行了探討。郝玉龍等運(yùn)用 FLAC程序作為一種先進(jìn)的數(shù)值模擬方法在條帶開采地表移動(dòng)變形預(yù)計(jì)中首次應(yīng)用。 （ 2）在條帶開采煤柱穩(wěn)定性方面的研究現(xiàn)狀 條帶開采煤柱的穩(wěn)定與否是條帶開采成敗的關(guān)鍵。我國學(xué)者在國外學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，對條帶開采煤柱穩(wěn)定性進(jìn)行了較多的研究，但都是從傳統(tǒng)的強(qiáng)度觀點(diǎn) 出發(fā)，建立了多種煤柱載荷、強(qiáng)度計(jì)算的理論和經(jīng)驗(yàn)公式及分析方法。目前，我國在條帶開采煤柱載荷計(jì)算中普遍采用的是英國 ，分別計(jì)算條帶煤柱的極限承載能力和實(shí)際承受的載荷，然后計(jì)算煤柱的安全系數(shù)來評(píng)價(jià)煤柱的穩(wěn)定性。文獻(xiàn) [13]在研究了 。此外，國外提出了煤柱設(shè)計(jì)理論還有有效區(qū)域理論、壓力拱理論、核區(qū)強(qiáng)度不等理論等，但在我國很少采用。 （ 3）在單一煤層條帶開采設(shè)計(jì)方面的研究現(xiàn)狀 在條帶開采參數(shù)設(shè)計(jì)研究方面，一般認(rèn)為有兩個(gè)基本準(zhǔn) 則：一是條帶煤柱有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而能長期有效支撐上覆巖層的載荷；二是條帶采寬應(yīng)限制在不使地表出現(xiàn)波浪下沉盆地而呈現(xiàn)單一平緩的下沉盆地。通常條帶煤柱尺寸根據(jù)采深、采厚、采寬以及煤層和上覆巖層的力學(xué)性質(zhì)等因素確定，采寬根據(jù)采深等因素確定。根據(jù)條帶開采的經(jīng)驗(yàn)，為了保證條帶開采后地表出現(xiàn)單一平緩的下沉盆地，采出條帶寬度一般為采深的1/4~1/10。當(dāng)煤層頂板堅(jiān)硬，煤柱尺寸按單向受力狀態(tài)計(jì)算，采寬尺寸按壓力拱曲線理論計(jì)算，煤層開采后采空區(qū)若被垮落矸石密實(shí)充填或充填法管理頂板時(shí)，煤柱尺寸應(yīng)按三向受力狀態(tài)計(jì)算。文 獻(xiàn) [6]將開采沉陷學(xué)與工程巖體力學(xué)、彈塑性力學(xué)、流變學(xué)相結(jié)合，論述了條帶開采采寬、留寬優(yōu)化設(shè)計(jì)原則和方法。此外還有將巖層控制的關(guān)鍵層理論 [10]、連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論等用于條帶開采設(shè)計(jì) [12， 13]。文獻(xiàn) [14]提出了條帶開采的寬條帶設(shè)計(jì)理念。通過對我國條帶開采實(shí)例的分析，條帶開采寬度變化在 10~160m，寬深比變化在~，即為采深的 1/~1/23，條帶煤柱寬高比為 ~16（垮落條帶），一般為8~10。在條帶開采設(shè)計(jì)中要求條帶煤柱的寬高比值不小于 2（充填條采）或不小于 5（垮落條采）。 要求條帶煤柱有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而能長期有效支撐上覆巖層的載荷。 5 （ 4）在多煤層條帶開采方面的研究現(xiàn)狀 在多煤層條帶重復(fù)采動(dòng)方面，文獻(xiàn) [35]對近距煤層群條帶開采煤柱穩(wěn)定性及地表移動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了觀測研究。吳立新等 [36]對重復(fù)條采時(shí)上層煤柱應(yīng)力變化及其穩(wěn)定性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。胡炳南 [37]提出了煤層群條帶開采中選擇開采煤層的最小采動(dòng)影響原則、條帶布置的層間距和層間條帶煤柱的對齊原則以及條帶參數(shù)計(jì)算的“小變形”準(zhǔn)則等原則。張俊英 [38][39][40]采用相似材料模型實(shí)驗(yàn)、有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的綜合研究 方法，得到了多煤層條帶開采的移動(dòng)變形規(guī)律，巖層內(nèi)波浪沉降發(fā)育規(guī)律及與層間距、條采尺寸、采出率的相互關(guān)系，提出了多煤層條帶開采煤柱的留設(shè)方法。聶衛(wèi)平等 [41]通過相似材料模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場觀測進(jìn)行了重復(fù)冒落條帶開采地表移動(dòng)規(guī)律的對比研究。滕永海 [42]對多煤層條帶開采地表移動(dòng)進(jìn)行了研究。李鳳明 [43]對不同地質(zhì)條件及不同重復(fù)采動(dòng)性質(zhì)下覆巖破壞的地表移動(dòng)基本參數(shù)的變化機(jī)理及規(guī)律、地表移動(dòng)角量參數(shù)的變化趨勢進(jìn)行了研究。但綜合我國現(xiàn)有文獻(xiàn)分析表明，多煤層條帶開采問題的研究還相對不足。 ?在多煤層條帶開采地表移動(dòng)規(guī)律方面 的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)學(xué)者這方面研究的不太多，其中文獻(xiàn) [11]通過數(shù)值模擬，系統(tǒng)研究了多煤層條帶開采時(shí)，不同開采深度、不同層間距、不同采寬和上下煤柱空間位置關(guān)系對地表移動(dòng)規(guī)律的影響，建立了地表移動(dòng)與它們的影響關(guān)系式，為多煤層條帶開采地表移動(dòng)預(yù)測，提供了可借鑒的理論和方法 .文獻(xiàn) [9]通過地表巖移觀測站的大量觀測數(shù)據(jù)，求出了地表巖移規(guī)律，從而證實(shí)多煤層條帶開采的技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)性，并將本成果在義安、新河等煤礦推廣應(yīng)用，取得了較好的效果。文獻(xiàn) [49]通過分析多煤層條帶開采地表移動(dòng)實(shí)測數(shù)據(jù)，建立了多煤層條帶開采地表移動(dòng)預(yù) 測參數(shù)與條帶開采寬度、層間距、上下煤柱空間位置關(guān)系等的關(guān)系，為多煤層條帶開采地表移動(dòng)預(yù)測參數(shù)選取提供了可行的方法。 ?在 多煤層條帶開采穩(wěn)定性方面的研究現(xiàn)狀 條帶開采煤柱穩(wěn)定性是條帶開采設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，國內(nèi)外對單一煤層開采條帶煤柱穩(wěn)定性研究較多，對多煤層條帶開采煤柱穩(wěn)定性研究較少；在單一煤層條帶開采穩(wěn)定性研究的基礎(chǔ)上，部分學(xué)者通過數(shù)值模擬，系統(tǒng)研究了多煤層條帶開采時(shí)，不同開采深度、不同層間距、不同采寬和上下煤柱空間位置關(guān)系時(shí)留設(shè)煤柱的受力情況，并與在單一煤層條帶開采設(shè)計(jì)中使用經(jīng)典的威爾遜理論計(jì)算得到的煤柱極限和實(shí) 際應(yīng)力進(jìn)行了對比，分析和指出了其差異的原因，獲得了在上下煤柱不對齊條件下，影響煤柱穩(wěn)定性的最大因素是下煤層的開采寬度。在此基礎(chǔ)上，基于梁理論，建立了多煤層條帶開采層間應(yīng)力、下煤層開采寬度 6 計(jì)算式及上下煤柱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法，計(jì)算與實(shí)測結(jié)果證明了所提出方法的正確性，為多煤層條帶開采煤柱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供了可借鑒的理論方法。 ?在 多煤層條帶開采模擬方面的研究現(xiàn)狀 其中張俊英在文獻(xiàn) [7]中采用相似材料模型實(shí)驗(yàn)、有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的綜合研究方法，對不同層間距的 3層煤條帶開采進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究 .揭示了多煤層條帶開采的移動(dòng)變 形規(guī)律，巖層內(nèi)波浪沉降發(fā)育規(guī)律及與層間距、條采尺寸、采出率的相互關(guān)系等，提出了多煤層條帶開采煤柱的留設(shè)方法，為工程實(shí)踐提供了理論依據(jù) .文獻(xiàn) [62]通過采用有限元分析及自編 CRAP程序處理分析了大量觀測數(shù)據(jù)，得到了巷道地壓顯現(xiàn)規(guī)律及應(yīng)力分布狀況，進(jìn)而確定了底板道的合理空間位置、支護(hù)參數(shù)及斷面形狀。文獻(xiàn) [63]在介紹 FLAC3d數(shù)值模擬軟件建模過程的基礎(chǔ)上，結(jié)合東灘煤礦六采區(qū)實(shí)際開采條件及實(shí)驗(yàn)室煤巖樣的物理力學(xué)試驗(yàn)研究，建立三維分析數(shù)值模型，通過對六采區(qū)多煤層開采，上層煤工作面推進(jìn)
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