论文中文题名: | 条带采空区充填回采“煤柱-充填体”承载机理研究 |
姓名: | |
学号: | 20203226035 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 085700 |
学科名称: | 工学 - 资源与环境 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工程硕士 |
学位年度: | 2023 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 充填开采 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2023-06-25 |
论文答辩日期: | 2023-06-03 |
论文外文题名: | Study on bearing mechanism of '' coal pillar-filling body '' in strip goaf filling mining |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | '' Coal pillar-filling body '' ; Top rate ; Mass concentration ; Lateral restraint ; Bearing mechanism |
论文中文摘要: |
随着浅部优质煤炭资源的减少,以往旧式采煤法遗留的煤炭资源逐渐受到社会各界的高度关注,论文围绕旧式采煤法采空区遗留煤柱安全回采这一主题,采用成果总结、室内实验、数值模拟和理论分析等方法,以“煤柱-充填体”为研究对象,通过分析充填体与煤柱的协同作用关系和“煤柱-充填体”承载结构的稳定性,对条带采空区充填回采“煤柱-充填体”承载机理展开了详细研究,不仅对采空区遗煤安全回采提供一定的经验借鉴,也对我国煤炭工业可持续发展具有一定的指导意义。 基于已有研究成果,分析了影响采空区充填接顶率的主要因素:质量浓度及材料配比;通过室内实验分析了质量浓度、材料配比对接顶率的影响规律,给出了接顶率与各影响因素之间的函数表达式,得到了质量浓度是影响接顶率关键因素的结论;以煤柱和充填体为研究对象,通过室内实验分别对煤柱、全部接顶充填体和部分接顶充填体进行了力学性能测试,对其破坏特征、支撑强度及压缩性能进行了对比分析;利用弹性力学构建了“煤柱-充填体”承载结构力学模型,根据“煤柱-充填体”的力学特性,分别给出了煤柱及充填体承担均布载荷的计算方法;借助煤柱强度理论,给出了不同接顶率影响下的煤柱强度计算表达式,分析了接顶率、充填率对煤柱强度的影响规律;运用FLAC3D模拟了不同工作面推进距离、工作面位置、充填体强度及接顶率等工况条件下“煤柱-充填体”的应力及弹塑性区分布规律,分别给出了不同影响因素与超前煤柱及充填体的应力关系表达式;基于对“煤柱-充填体”协同承载力学过程的分析,采用弹性力学半逆解法,给出了充填体部分接顶时“煤柱-充填体”中煤柱应力分量的变化规律及表达式,从而揭示了“煤柱-充填体”协同承载作用机理;通过工程实例,对“煤柱-充填体”力学承载模型的可靠性进行了验证,其可为条带采空区遗煤安全回采提供理论指导。 |
论文外文摘要: |
With the decrease of high-quality coal resources in the shallow part, the coal resources left over by the old coal mining method have gradually attracted the attention of all walks of life. This paper focuses on the theme of safe mining of coal pillars left over by the old coal mining method in the goaf, and adopts the methods of achievement summary, indoor experiment, numerical simulation and theoretical analysis. Taking '' coal pillar-filling body '' as the research object, the bearing mechanism of '' coal pillar-filling body '' in strip goaf filling mining is studied in detail by analyzing the synergistic relationship between filling body and coal pillar and the stability of bearing structure of '' coal pillar-filling body ''. It not only provides some experience for the safe mining of residual coal in goaf, but also has certain guiding significance for the sustainable development of China 's coal industry. Based on the previous research results, the main factors affecting the filling rate of goaf are analyzed : mass concentration and material ratio ; through indoor experiments, the influence of mass concentration and material ratio on the top-contact rate was analyzed, and the function expression between the top-contact rate and each influencing factor was given. It was concluded that the mass concentration was the key factor affecting the top-contact rate.Taking coal pillar and filling body as the research object, the mechanical properties of coal pillar, all roof-contacted filling body and partial roof-contacted filling body were tested by indoor experiments, and their failure characteristics, support strength and compression performance were compared and analyzed.The mechanical model of '' coal pillar-filling body '' bearing structure is constructed by using elastic mechanics. According to the mechanical properties of '' coal pillar-filling body '', the calculation methods of uniform load on coal pillar and filling body are given respectively. Based on the theory of coal pillar strength, the calculation expression of coal pillar strength under the influence of different roof-contact rate is given, and the influence of roof-contact rate and filling rate on coal pillar strength is analyzed.FLAC3D is used to simulate the stress and elastic-plastic zone distribution of '' coal pillar-backfill '' under different working conditions such as advancing distance of working face, position of working face, strength of filling body and roof contact rate. The stress relationship expressions of different influencing factors and advanced coal pillar and filling body are given respectively.Based on the analysis of the synergistic bearing capacity process of '' coal pillar-filling body '', the variation law and expression of the stress component of coal pillar in '' coal pillar-filling body '' are given by using the semi-inverse method of elastic mechanics, and the mechanism of the synergistic bearing capacity of '' coal pillar-filling body '' is revealed. Through engineering examples, the reliability of the mechanical bearing model of '' coal pillar-filling body '' is verified, which can provide theoretical guidance for the safe mining of residual coal in strip goaf. |
参考文献: |
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中图分类号: | TD823.7 |
开放日期: | 2023-06-25 |