建筑物下多煤層條帶開(kāi)采技術(shù)研究碩士開(kāi)題報(bào)告-wenkub
2022-08-31 19:22:18 本頁(yè)面
【正文】 開(kāi)采煤柱穩(wěn)定性是條帶開(kāi)采設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，國(guó)內(nèi)外對(duì)單一煤層開(kāi)采條帶煤柱穩(wěn)定性研究較多，對(duì)多煤層條帶開(kāi)采煤柱穩(wěn)定性研究較少；在單一煤層條帶開(kāi)采穩(wěn)定性研究的基礎(chǔ)上，部分學(xué)者通過(guò)數(shù)值模擬，系統(tǒng)研究了多煤層條帶開(kāi)采時(shí)，不同開(kāi)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(kāi)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(duì)比，分析和指出了其差異的原因，獲得了在上下煤柱不對(duì)齊條件下，影響煤柱穩(wěn)定性的最大因素是下煤層的開(kāi)采寬度。李鳳明 [43]對(duì)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(shì)進(jìn)行了研究。胡炳南 [37]提出了煤層群條帶開(kāi)采中選擇開(kāi)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(duì)齊原則以及條帶參數(shù)計(jì)算的“小變形”準(zhǔn)則等原則。在條帶開(kāi)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）。文 獻(xiàn) [6]將開(kāi)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(kāi)采采寬、留寬優(yōu)化設(shè)計(jì)原則和方法。 （ 3）在單一煤層條帶開(kāi)采設(shè)計(jì)方面的研究現(xiàn)狀 在條帶開(kāi)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(zhǎng)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。我國(guó)學(xué)者在國(guó)外學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，對(duì)條帶開(kāi)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。鄒友峰等提出了條帶開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì)的三維層狀介質(zhì)理論。正確的方法應(yīng)是二者的結(jié)合，即“黑箱”問(wèn)題“灰箱”化。 （ 1）在巖層與地表移動(dòng)機(jī)理、運(yùn)動(dòng)規(guī)律方面的研究現(xiàn)狀 多年來(lái)，采礦和礦山測(cè)量工作者分別從不同的角度以不同的方法對(duì)巖層移動(dòng)與地表沉陷規(guī)律進(jìn)行了研究。 國(guó)內(nèi)外許多煤炭科技工作者對(duì)條帶開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行了大量深入的研究，取得了許多較 為豐富的研究成果。條帶開(kāi)采法是一種部分開(kāi)采方法，能減少地表沉陷，有利于保護(hù)地面建（構(gòu)）筑物和設(shè)施，是“綠色開(kāi)采技術(shù)”體系中的重要措施之一，目前已成為建（構(gòu)）筑物下等壓煤開(kāi)采的有效技術(shù)途徑。因此 ， 研究探索新的理論和方法 （ 如非線性科學(xué) ） 用于解決條帶開(kāi)采中的上述問(wèn)題 ， 對(duì)更好地利用條帶開(kāi)采 2 技術(shù)解放三下壓煤，提高煤炭資源回收率、預(yù)防或減輕采動(dòng)損害、保護(hù)地表建 （ 構(gòu) ） 筑物和礦區(qū)生態(tài)環(huán)境具有重要的理論和實(shí)際意義。在單一煤層中，開(kāi)采的煤層無(wú)需選擇。國(guó)內(nèi)外對(duì)單一煤層條帶開(kāi)采進(jìn)行了大量研究，取得了豐碩的成果，但對(duì)多煤層條帶開(kāi)采的相關(guān)研究較少。盡管條帶開(kāi)采采出率低、資源損失嚴(yán)重，但由于我國(guó)礦區(qū)村莊密集，搬遷費(fèi)用巨大，為解放村莊下壓煤，條帶開(kāi)采作為一種減少地表沉降的特殊采煤法， 近幾年各礦區(qū)都應(yīng)用條帶開(kāi)采進(jìn)行了建筑物下采煤實(shí)踐。 山東科技大學(xué) 碩士研究生學(xué)位論文開(kāi)題報(bào)告 及論文工作計(jì)劃 論 文 題 目 建筑物下多煤層條帶開(kāi)采技術(shù)研究 研究生姓名 XX 導(dǎo)師姓名、職稱(chēng) XX 學(xué)科專(zhuān)業(yè) 礦業(yè)工程 研究方向 XX 入學(xué)年月 2 0 1 1 年 9 月 學(xué)院名稱(chēng) XX 開(kāi)題時(shí)間 2 0 1 2 年 10 月 9 日 2020 年 10 月 9 日 1 一、 立論依據(jù) 課題來(lái)源、選題依據(jù)和立論背景 課題為自選，以 里彥煤礦建筑 物下的 1 1 17煤條帶開(kāi)采煤柱留設(shè)問(wèn)題為研究背景 。條帶開(kāi)采源于房柱式開(kāi)采，我國(guó)自撫順勝利礦1967年利用充填條帶法進(jìn)行市區(qū)下采煤以來(lái)，先后在撫順、阜新、蛟河、峰峰、鶴壁、平頂山、徐州等礦區(qū)進(jìn)行了多個(gè)條帶開(kāi)采的試驗(yàn)與實(shí)踐，創(chuàng)造了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，取得了一些有益成果。 煤炭在我國(guó)一次能源消耗中占 70%左右，隨著大量的煤炭資源從地下采出，開(kāi)采所引起的地表沉陷及其環(huán)境災(zāi)害問(wèn)題日益突出?？墒牵诿簩尤簤好洪_(kāi)采條帶設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)因建筑物保護(hù)等級(jí)的限制，只能從多層煤中采出一層或幾層。 3 二、文獻(xiàn)綜述 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài) 煤炭工業(yè)是我國(guó)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其健康、穩(wěn)定、持續(xù)地發(fā)展是關(guān)系到國(guó)家能源安全的 重大問(wèn)題，也是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的基礎(chǔ) 。目前開(kāi)采建（構(gòu)）筑物下壓煤的常用方法有充填開(kāi)采和條帶開(kāi)采等方法。國(guó)外如歐洲的主要采煤國(guó)家波蘭、前蘇聯(lián)、英國(guó)等在上世紀(jì) 50年代 就開(kāi)始應(yīng)用條帶法開(kāi)采建筑物下，尤其是村鎮(zhèn)、城市下壓煤，己經(jīng)取得了較為豐富的實(shí) 踐經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)典唯象學(xué)方法的研究?jī)H停留在對(duì)現(xiàn)象的微觀描述上，在實(shí)測(cè)資料基礎(chǔ)上，考慮地質(zhì)采礦因素，用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)描述巖層運(yùn)動(dòng)。條帶 開(kāi)采的實(shí)測(cè)資料表明 :條帶開(kāi)采地表移動(dòng)和變形規(guī)律與全采相似，目前普遍認(rèn)為條帶開(kāi)采的巖層與地表移動(dòng)機(jī)理截然不同于長(zhǎng)壁式全部垮落法開(kāi)采，在條帶開(kāi)采地表與巖層移動(dòng)機(jī)理方而提出的假說(shuō)主要有 :煤柱的壓縮與壓入說(shuō)、巖梁假說(shuō)、托板理論以及波浪消失說(shuō)等。張華興等通過(guò)對(duì)寬條帶開(kāi)采移動(dòng)與變形的計(jì)算分析對(duì)寬條帶開(kāi)采的基本問(wèn)題進(jìn)行了探討。目前，我國(guó)在條帶開(kāi)采煤柱載荷計(jì)算中普遍采用的是英國(guó) ，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(lái)評(píng)價(jià)煤柱的穩(wěn)定性。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。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(kāi)采設(shè)計(jì) [12， 13]。 要求條帶煤柱有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而能長(zhǎng)期有效支撐上覆巖層的載荷。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(kāi)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(kāi)采煤柱的留設(shè)方法。但綜合我國(guó)現(xiàn)有文獻(xiàn)分析表明，多煤層
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