深部典型地质环境下采场覆岩变形破坏特征及演化规律研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qingxu007
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在我国能源发展过程中,随着矿山开采技术的升级和生产方式的进步,地下工程资源开采逐渐向深部拓展。特别是在煤矿开采中,随着地表和浅部矿产资源的日趋枯竭,地下开采呈现深部延伸的趋势,深部开采势在必行。而深部煤炭开采将会导致覆岩变形破坏,导致深部覆岩所处的力学环境、围岩特性环境以及水文地质环境遭到破坏。因此,研究深部矿井作业过程中采动覆岩的破坏规律,不仅有利于指导深部资源的高效开采,而且为深部复合煤岩动力灾害的危险性评测奠定基础。论文通过对深部开采条件下覆岩地质力学环境、围岩变形破坏特征与应力演化规律进行总结归纳,以张北矿深部回采工作面的地质条件为工程背景,采用模糊综合评价、理论研究、MATLAB数值分析和FLAC3D数值模拟等方法,对深部典型地质环境下采场覆岩的变形破坏特征及演化规律进行系统研究,得出结论如下:(1)对造成深部采场覆岩破坏的各类环境影响因子进行归纳整理,利用层次分析法对不同影响因子进行排列和评价,针对各因素列出指标递阶层次结构模型图,利用判断矩阵对各种影响因素指标进行单层次排序,最后通过单层次排序表得出影响因素层次总排序表。从总排序表中得到权值较大的影响因素,进而得出造成深部巷道围岩变形破坏的关键影响因素。(2)以概率积分法为基础,根据实际覆岩结构模型,开发使用MATLAB数值分析程序研制深部采场覆岩变形破坏信息系统,获取张北矿综采工作面覆岩变形垮落的力学机制。(3)采用FLAC3D数值模拟软件,以张北矿深部工作面为基础建立原始数据模型,研究20m,40m,60m,80m和100m不同推进距离下,模型内部垂直应力与水平应力分布图、垂直位移与水平位移分布图、塑性区破坏演化图,分析煤层开挖过程中不同推进度下覆岩变形破坏的时效特征和覆岩运动的破坏规律。(4)结合张北矿工程实际,总结分析工作面所在区域煤岩体力学特征、开采强度及支护方法,监测深部回采工作面矿压显现特征,并对其进行量化分析,得出深部工作面回采期间岩层运动及矿压显现的内在规律。
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