大采高煤层注水对煤壁稳定性影响研究

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1、西安科技大学硕士学位论文大采高煤层注水对煤壁稳定性影响研究专业名称：矿业工程作者姓名：沈汉星指导教师：邓广哲；汪荣华论文题目：大采高煤层注水对煤壁稳定性影响研究专业：矿业工程硕士生：沈汉星（签名）指导教师：邓广哲（校内）（签名）汪荣华（校外）（签名）摘要安源煤矿大采高坚硬煤层工作面煤壁暴露面积大，易发生煤壁片帮，如何在确保煤壁稳定的条件下合理的实施煤层注水技术成为一大难题。本文针对这一难题，对煤层注水大采高工作面煤壁稳定性的影响进行研究，对大采高综采工作面煤壁研究具有一定的理论意义和实用价值。首先，根据安源煤矿开采条件，分析大采高煤壁片帮破坏形式，研究采高、推进方向、支架围岩关系等煤壁

2、稳定性影响因素，运用压杆理论和Mises准则分析煤壁片帮的原因及易片帮的位置，为煤层注水孔位置的选择提供理论依据。然后，进行煤体含水率、吸水率及其物理力学性质试验，研究煤体物理力学参数与含水率的关系；建立不同含水率下煤样破坏的本构关系，分析了煤层注水对煤体的弱化作用和渗透作用。其次，研究了煤层注水后片帮机理，研究注水煤体的应力能转化与释放对煤壁稳定性的影响，运用FLAC3D模拟软件建立综采工作面模型，分析了不同含水率、不同孔距及不同注水压力下工作面前方煤体的应力、塑性区和压缩率的演变过程。研究在不同情况下进行注水对煤体稳定性的影响。研究得出了大采高综采面煤层注水应重点软化煤层中下部，得出

3、了合理煤层钻孔布置及注水工艺参数。最后，将研究结果运用于安源煤矿4211综采工作面现场试验。结果证明，注水后工作面煤壁稳定片帮，降低了煤层强度，同时注水后煤层裂隙增加提高了开采效率，块煤率、回收率和产能，粉尘浓度大幅度降低，注水取得显著的效果。关键词：大采高；煤层注水；煤壁稳定性；FLAC3D模拟研究类型：应用研究Subject：ResearchontheCoalWallStabilityInfluenceinLargerHeightCoalSeambyWaterInjectionSpecialty：MiningEngineeringName：ShanHanxing(Signature)

4、Instructor：DengGuangzhe(Signature)WangRonghua(Signature)ABSTRACTAnyuancoalminelargefullymechanizedmininghardcoalseamandcoalwallexposedalargearea,theimplementationofcoalseamwaterinjectiontechnologyiseasytoresultcoalwallspallingoccur,howtoensuretheimplementationofstableconditionsatthecoalwallinject

5、iontechnologyhasbecomeamajorproblem.Aimingatthisproblem,waterinfusioneffectonthestabilityoflargeminingheight.Proposeasuitablelargeminingheightcoalinjectiontechnology.Firstly,analysiscoalwallspallingfailuremodesoflargeminingheight.Researchoncoalwallstabilityaffectfactorsofminingheight,thedirection

6、ofpromoting,supportsandsurroundingrockrelationships.accordingtoAnyuanCoalSeamgeologicaldata,analysistheweakeningeffectofwateronthecoalandworkingfaceribspallingcausesandeasyspallingpositionthoughbartheoryandMisestheory,forChoosingSeamInjectionpointtoprovidethetheoreticalbasis.Then,testthemoisturec

7、ontent,waterabsorptiontestsandphysicalandmechanicalpropertiestestofcoal,analysistherelationshipbetweencoalandmoisturecontent,failurecriteriaestablishedunderdifferentmoisturecontentofthecoal,analyzeswaterbodiesattenuati