三河间煤矿主井井壁断裂原因及处理

三河间煤矿主井井壁断裂原因及处理

一、三河尖煤矿主井井壁破裂成因及治理(论文文献综述)

王鑫[1](2020)在《矿井突水实时监测预警的理论研究》文中研究指明本文围绕实时突水监测预警指标体系及预警系统构建这一科学问题展开研究。基于恒源煤矿的实际调研和监测指标数据,建立了突水预警指标体系,结合矿区条件和数值模拟提出了各个指标异常时的判别准则和分级预警标准。其次,结合风险理论与专家调查方法,建立了多指标太灰水突水风险预警模型。最终,利用matlab构建了以BP神经网络为依托的煤矿实时突水预警模型。论文主要取得了以下成果:(1)建立了采掘工作面实时突水预警系统的预警指标体系。指标体系包括水位、矿井涌水量、水温、硬度、Ca2+、Na+、TDS、p H、应力、位移、微震事件数。在分析目前煤矿的监测指标及相关设备和矿区及邻近矿区突水案例中各指标突水前后的数据变化,确定了各指标的实时可测性和反映煤矿突水的有效性。综合可测性与有效性对预警指标评级,并筛选出适用于恒源矿区的预警指标体系是含水层水位、矿井涌水量、水温、Na+、Ca2+和TDS等6个指标。(2)煤层底板突水危险性评价。充分分析了恒源煤矿Ⅱ632和Ⅱ633工作面水文地质条件,计算了单位涌水量和煤层底板突水系数,评价了底板突水危险性,论证了建设矿井突水监测预警系统的重要性。最后,构建了研究区的水文地质概念模型来进行数值模拟,确定了研究区流场演化规律,以此为水位阈值的确定奠定了基础。(3)确立了各预警指标的单指标异常判别准则与分级预警标准。整理分析了矿区近10年各指标记录数据,基于各指标正常情况的变化,提出了各指标异常预警阈值。根据《煤矿防治水细则》相关标准,分析各类突水案例各指标变化情况,提出了各指标的4级分级预警方法,并根据恒源煤矿的水文地质条件和预警指标数据给出定量化预警准则描述。(4)构建了恒源煤矿多指标太灰突水风险预警模型,并对预警系统误差分析。基于风险理论与专家决策评判的AHP方法,计算出了各指标占的权重,建立了线性的风险预警模型,划分了多指标综合评价的风险范围。在此基础上,借助神经网络,构建了6-5-5-1的BP神经网络学习训练数据并进行预测。其误差较小,预测正确率达到81%,实现了多指标综合判别预警模型的要求。本文基于恒源煤矿Ⅱ632和Ⅱ633工作面,较为系统的且定量化的构建了符合研究区实际情况的太灰突水风险预警模型。为该矿区及邻近矿区的预警工作提供了思路,为其他煤矿的实时突水预警系统的建立提供了一个参照。该论文有图66幅,表33个,参考文献115篇。

魏本亮[2](2020)在《霄云煤矿奥灰突水机理及快速治理研究》文中研究说明华北地区作为我国开采历史较长的煤田,经过长时间回采地质条件较好的部分已逐步回采完毕,转向地质条件更加复杂的深部和边缘地区寻找煤炭资源。随之而来的溃砂溃水、底板岩溶水害的威胁日益突出。目前对奥灰大型突水事故,如陷落柱、断层等常规通道已经有了较为有利的治理手段,大型突水事故逐渐减少,而事故的发生正在逐步转向隐蔽。济宁矿区是华北型煤田非典型大水矿区,历史上发生奥灰水突水事故较少。在该区域奥灰水害远距3煤层200m,正常条件下不受水害威胁,若简单按照《煤矿安全规程》和《煤矿防治水细则》提供的公式或方法,则有可能会给现场防治水工作带来错误的指导,导致事故的发生。论文以霄云煤矿2018年“9.10”奥灰突水事故为研究对象,采用理论分析、现场访谈调查、煤矿井上下实测施工、效果验证等研究方法,对奥灰突水机理、评价方法、治理模式进行了深入研究,取得了如下研究成果:(1)通过霄云煤矿地质条件分析,探究解读突水过程的各类细节现象,认为霄云煤矿开采3煤主要受奥灰水的威胁。提出下一步防治水重点管控对象为大断层附近的隐伏地质导通奥灰水,重点关注区域为地质构造复杂及隐伏构造区域。(2)通过分析“9.10”霄云煤矿奥灰突水事故发生过程中的水文地质情况,对隐伏地质构造突水前预兆进行全面综合分析,为正确判断突水及治理提供基础依据。(3)通过分析霄云煤矿1313工作面突水特征,研究治理方案设计为盖冒堵源相结合的方案,达到了经济迅速治理水害的效果;针对封堵过程中奥灰水位等动态资料分析,判断通道封堵情况,为注浆工程提供了扎实的基础工作,在实际水文地质情况测量收集过程中进一步计算了奥灰含水层的相关信息。(4)本次堵水工程共施工4个注浆钻孔,累计注浆盖帽浆液26622.6m3,注入通道36394.2m3,形成了直径约30m,长度150m的封堵柱。终孔及注浆终压标准均通过验收,堵水效率达到98%以上。经计算,帽体、通道防隔水能力达到《煤矿防治水细则》要求,奥灰水已被有效封堵,目前井下已恢复安全生产近1年。霄云煤矿奥灰突水治理工程用时短、用料省、封堵效果好,取得了较好的社会效益和经济效益,对其他矿井具有参考和推广价值。该论文有图20幅,表17个,参考文献65篇。

王广强[3](2018)在《大水矿井复合导水构造靶向注浆治理及效果评价研究》文中研究指明随着我国经济的快速蓬勃发展,包括煤矿工程在内的地下工程建设进入了一个崭新的阶段。煤炭不断增长的需求使得煤矿开采规模不断加大,开采深度不断加深,以及一些矿区下组煤的大规模开发等原因,受水害威胁程度日益增加。煤矿底板突水作为其中一种水害类型亦严重威胁着煤矿的安全生产。引起煤矿底板突水的原因主要有,采掘工程穿过导水断裂构造位置所引起的底板承压水突水事故;采掘过程中受采动产生的压力及矿压会对隔水构造产生扰动损害;完整底板隔水层遭到破坏产生的突水事故。注浆工程可以对底板含水层进行有效的改造,通过注入相应的浆液体,在浆液流体和围岩结构液化-固化相互作用的过程中,使含水层含水性能得到改造、阻断含水层向煤层底板的补给、径流等,同时还可以加固较软弱的隔水岩层,使其隔水性能得到加强,因此注浆是一种很有效的预防突水事故的方法,已广泛的应用到煤矿防治水工作中。峰峰辛安矿井田主体构造为以东部边界F55断层为主干断层呈北部收敛,南部开阔的“帚状”构造,井田呈现多台阶式地堑和地垒,井田内小断裂构造十分发育,断层产状变化大、地层产状扭曲严重、煤岩层也十分破碎,此外,矿区奥灰含水层富水性强、径流条件良好,地质、水文地质条件十分复杂,是大水矿井。由于断层的存在,底板下含水层、隔水层构造裂隙发育,形成了复杂的复合导水构造,对矿井的安全生产造成很大威胁。本文以辛安矿112121工作面注浆工程为实例,在深入分析研究区的自然地理、工程地质、水文地质资料以及前人研究成果的基础上,综合分析了工作面内复杂的水文地质条件;对复合导水构造进行多维度分析;研究了突水水源快速识别的技术有助于导水通道的快速发现;原位粘土多材料混合自适应技术在辛安矿的应用;分段式原位靶向注浆技术在辛安矿的应用研究;构建地理加权回归分析模型以及提出基于模糊数学的注浆效果评价方法。论文取得的主要研究如下:(1)矿区揭露的地层由老至新依次为:奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、新近系、第四系地层,断层非常发育,共有3个规模较小的褶皱,矿区未发现岩浆岩。大气降水和局部地区沟谷河床渗漏是矿区内主要的地下水补给来源。地下水径流整体上受地层产状、地质构造和地形因素控制,仅较小区域受到地下水水动力条件的影响,奥灰水整体流向由西向东。排泄方式主要分为两种,包括自然和人工排泄,人工排泄主要为矿物内工农业用水和排水方式。地表水、老空水、煤系地层各含水层水和奥陶系灰岩水为矿区内主要的充水水源,导水断层破碎带、封闭不良的钻孔、采掘产生的裂隙和小煤窑未探明的井筒等是主要的充水通道。(2)辛安矿112121工作面下伏主要有野青、山伏青、大青三层薄层灰岩含水层和煤系地层基底奥灰强含水层。总结分析物探、钻探、放水试验及水动态监测等资料,112121工作面范围内存在3条断层F1、F2、F5,呈零星分布,均为张扭性正断层。根据物探、钻探资料显示,研究区内有4个富水异常区和2个地质构造异常区,这两个地质构造异常区是因为F2、F5断层延伸到工作面内形成的。井下物探成果和现有地质资料表明,局部地段野青灰岩和山伏青灰岩通过垂直发育的原生裂隙发生水力联系,山伏青灰岩含水层缓慢补给野青灰岩,野青灰岩顶部隔水层原生裂隙也有一定程度的发育。同时根据井下钻探成果可知,在野青灰岩的上部1.7519.1m的范围内见水,同时证明了底板隔水层原生裂隙的发育。(3)利用了新型设备水质自动采集分析器,综合水温和水位法、水化学分析法的优点实现了突水水源的快速、准确的确定。根据112121工作面下伏各含水层改造效果及水文特征采用水位、水温判别法与简易水化学分析的判别方相结合的方法快速确定突水水源,根据突水水源的来源,地表水体、地下和老空水以及大气降水都可以成为突水水源。大气降水通常是矿化度较小、硬度较低的软水,地表水因其存在的方式基本上都含泥沙悬浮物并且有浑浊度,除此之外,大气降水和地表水中均含有大量的有机物和细菌,可作为判断其存在的重要依据。作为矿井突水水源的地下水因其化学成分的复杂性,需要采取多种方法综合评判,老空水多为强酸性的水,突水具有瞬时水量大、破坏性强等特点,通常情况下与其它水源没有联系,突水结束后迅速衰弱。综合钻探、放水试验和水动态监测结果分析,认定导水通道主要集中在F2断层中段附近。(4)综合分析辛安矿112121工作面的地质条件、浆液材料的性能比选、浆液的凝固机理及材料经济成本等方面的因素,研究提出具有符合矿区特色的注浆浆液选取技术,是原位粘土与多材料混合自适应技术。煤矿原位粘土多材料混合自适应技术是在考虑到就地取材的原则,将矿区内广泛分布的粘土有效利用到与传统水泥和水玻璃等一些材料进行混合配比从而形成的新型浆液。根据注浆区域和层位出水量的情况,选择合理的注浆材料进行分区域、分段式注浆。辛安矿选择粘土水泥浆和水泥-水玻璃为注浆材料。(5)结合医学领域先进的癌细胞治疗方法—靶向治疗法的思想,研究了巷道内分段式靶向注浆的新技术。巷道内分段式靶向注浆是指在平巷和斜巷(井)在进行施工的过程中,不可避免地要穿过水文地质条件复杂的构造带和含水层时,在巷道内运用定向钻进技术进行钻孔,再针对相应注浆层位的岩性特征配制相应的浆液,然后将配好的适应相应地层条件的浆液采用前进式分段压入注浆的方式经过各注浆孔注到地层内的裂隙或孔隙中充填固结,达到堵水的目的,最后再进行巷道的掘进和煤层的回采工作。(6)传统的注浆量、出水量以及煤层底板有效隔水厚度的相关性分析是基于最小二乘法,但是注浆量、出水量以及煤层底板有效隔水厚度回归关系会随观测点地理位置的不同而发生变化。建立注浆量、出水量以及煤层底板有效隔水厚度地理加权回归(GWR)模型,此模型将数据的空间位置嵌入到回归系数之中,故其既能描述注浆量、出水量以及煤层底板有效隔水厚度的关系,又能反映数据的空间变化特征。地理加权回归建模方法操作简便,可以直接、直观的表现空间非平稳性,此外系数的估计结果有清楚的解析表示而且能够直观的显现在地理图形上。模型结果显示了注浆量、煤层底板有效隔水厚度在全局上存在良好的相关性;注浆量和出水量之间存在较强的相关性,并随空间变化,由矿区北部向南部相关性逐渐增加;注浆量和煤层底板有效隔水厚度存在一定的相关关系,相关性上与出水量和注浆量之间的相关性相比较弱,在空间上,由矿区北部向南部相关性逐渐减小;出水量、煤层底板有效隔水厚度相关性随空间变化而变化。(7)模糊数学理论基础是运用精准的数学方法刻画、描述现实世界中普遍发生的模糊概念及模糊现象,进而进行相应的建模计算,从而实现对其进行合适处理的目的。模糊数学是以不确定性的事物为其研究对象的。模糊集合的产生是数学适应分析刻画复杂事物的需求。采用模糊数学层次分析法,建立注浆效果评价指标体系层次结构模型并量化各评价因子,运用模糊综合评价法对二级和一级指标因素进行评价,通过分析评价结果,建立了优良、良好、普通、较差4个反映注浆效果的评价等级标准,进一步构建注浆效果综合评价体系。采用该评价体系及等级标准对辛安矿112121工作面注浆的治理效果进行评价,研究认定注浆加固效果评价等级为良好,注浆加固效果显着,通过注浆工程工作面周围的水文地质条件发生了很大变化,地下水得到了有效控制,注浆效果达到预期。工作面实际注浆后情况与评价结果基本吻合,初步实现了注浆效果评价从定性、经验性向科学化和半定量化的转变,研究成果可在今后类似工程中推广应用。

朱帅[4](2017)在《深部热害矿井热环境特性及调温技术研究》文中进行了进一步梳理随着我国矿井逐步进入深部开采,深井开采伴随的热害问题日趋严重,严重制约了矿井的正常生产。深井开采通风路线长,巷道暴露面积大,高地温围岩作用效应造成了矿井通风流温度高。为有效控制深井热害,有必要开展高温热害矿井巷道围岩温度场分布特性及其调控研究。采用理论分析、物理实验、数值模拟和现场测试相结合的方法,在热害矿井风流温度预测、深井巷道围岩温度场测试、巷道围岩与风流换热特性实验、降温方案的初步设计及评价等方面开展了相关研究。建立了深井巷道沿程风流温度预测数学模型,提供了深部开采热环境评价依据,给出了“假设-修正”的快速试算解法;开展了高地温巷道围岩温度分布的实测研究,揭示了巷道调热圈范围及温度分布随时间的演化特征;利用自主设计的巷道围岩导热和传热相似模拟实验装置,对影响巷道调热圈的热物理参数进行了系列实验研究,揭示了这些参数对巷道调热圈分布特征的影响机制;提出了巷道围岩调热圈调热储能数学模型,可以计算出冬、夏两季交替情况下的理论储冷(热)量;并由此建立了模拟巷道围岩非稳态温度场的数值模型,进一步探讨了季节性风流温度作用条件下巷道围岩温度场的演化特性;在此基础上,应用等效空调方法对巷道围岩调热圈的温度调节能力进行了经济性评价,证明了其工程应用价值。主要研究成果如下:(1)建立了深井巷道沿程风流温度预测数学模型。通过研究深部矿井中各种热源的特点,基于传热学的基本理论与方法,总结分析了热源的放热计算模型和深井巷道围岩非稳态导热与对流放热的换热模型;建立了深部矿井巷道风流温度预测的数学模型,并提出风温预测数学模型的“假设-修正”的迭代试算法,可以获得计算结果的快速收敛;开发了相应的计算软件程序;以三河尖矿深部开采的实际应用,验证了风温预测模型的准确性。(2)通过矿井巷道调热圈温度场的实测,详细研究了深部开采热害严重的三河尖矿巷道围岩调热圈周期性变化的动态规律,并揭示了巷道调热圈物理范围特性及温度场分布的演化特征。通过实测结果数据的整理,得到如下结论:总结了五类典型的巷道围岩调热圈分布模式;综合考虑围岩体的热物理性质、地层热环境条和边界条件等影响因素,对这五类巷道围岩调热圈的发生和发展的机理进行了分析与解释;根据对各种类型巷道围岩调热圈的分析,总结出了能够决定其不同形态、不同物理范围、不同变化规律的关键热物理参数和适宜作为高温矿井调热巷道的巷道所具有的基本特征,为未来进行降温工程设计提供了参考依据。(3)基于相似理论设计制作了巷道围岩导热和传热相似模拟实验装置,并采用该装置系统定量地分析了不同热物理参数对巷道围岩温度场的影响及其动态变化规律。实验结果分析表明:通风速度对巷道围岩温度场进入稳定阶段具有较强的关联性,但是对围岩温度分布边界的影响并不明显;围岩的热扩散系数对围岩温度曲线到达稳定状态具有重要影响,而对于曲线的形态与趋于稳定后的终态影响不大;改变围岩含水率对温度场的范围大小具有重要影响,但其影响的持续时间有限;具有阻热圈结构的巷道对传热影响较大,相当于增大介质的总热阻,致使围岩到达新热稳定平衡状态所需的时间增长;提出了巷道围岩调热圈调热储能数学模型。(4)建立了巷道围岩非稳态温度场数值计算模型,基于三河尖矿的实际情况,开展了巷道围岩调热圈温度场的数值模拟。具体成果为:对三河尖矿3km长的巷道,联合提出的巷道围岩调热圈调热储能数学模型,基于瞬态热传导理论建立了巷道风流温度与围岩非稳态温度场的数值模型,采用有限元计算方法进行求解,得出了在季节性风流作用下巷道围岩内温度分布的演化规律,进一步验证了物理相似模拟实验结果,同时估算了巷道储存冷量,最后对调热圈中冷量的利用进行了经济性评价,提出了三河尖矿基于巷道调热圈的矿井自调温技术。

史庆稳[5](2016)在《煤矿巷道底板冲击地压发生机理与控制研究》文中研究说明底板冲击地压作为冲击地压的一种表现形式在冲击地压矿井频繁发生而目前对于底板冲击地压的机理研究、针对性防治措施较为匮乏。论文依据大量底板冲击地压实例,归纳总结了底板冲击地压发生特点,在此基础上建立底板冲击地压的层裂结构破坏模型和底板-两帮工程结构模型。通过数值模拟研究,分析了底板冲击地压的各种诱发因素,以此确定了针对底板冲击地压的卸固耦合治理方案,并在现场进行了实际测试。论文主要形成了以下研究成果:1)巷道底板层裂结构的稳定性主要取决于底板层裂结构的临界应力值和作用在底板上的动静载荷值的相对大小关系,该临界应力值正比于底板层裂结构的弹性模量和底板层裂结构的厚度的平方,而与底板层裂结构跨度的平方成反比;底板冲击破坏后产生的底板挠曲变形将导致巷道两帮的破坏,由此引发巷道围岩的整体失稳。2)诱发巷道底板冲击地压的主要因素是:底板所在煤岩层构造应力的大小、巷道底煤厚度的大小、巷道底板煤岩体的坚硬程度、两帮的侧向支承压力大小、动载荷强度等;在一定的地质条件和动力扰动下,存在易发生底板冲击地压的底板弹性模量临界值范围;随着巷道侧向支承压力的增加冲击显现强度呈非线性增加;当应力波振幅增大时,巷道底板发生冲击地压的危险性大为上升。3)在采取底板冲击地压的卸固耦合措施时,应将底角爆破区间置于巷帮支护体的正下方并包含底板水平应力峰值区;底板支护时,应尽可能加大锚索预紧力。4)现场工业试验证明,卸固耦合治理措施可以有效地改善巷道底板煤岩层的应力分布状态,增强底板层裂结构的承载能力,对防治煤矿巷道底板冲击地压具有很好的适用性。

张农,李希勇,郑西贵,薛飞[6](2013)在《深部煤炭资源开采现状与技术挑战》文中研究表明描述了我国千米深井煤矿的地区分布、井深、产量分布及服务年限等基本状况,分析了千米深井的开采掘进及安全状况、提升方式与分级排水及瓦斯赋存与冲击倾向性等特征,总结了深部煤炭资源开采"五高两扰动"的开采环境特点,即高地应力赋存状况、高工作环境温度、高承水压力条件、高瓦斯和高冲击矿压倾向性,强开采应力扰动和邻近巷道群的工程扰动,进而提出深部开采亟待解决的七大问题。结合我国"十五"以来的科技攻关,介绍了重大科研立项、科研平台及国家和行业获奖情况。我国煤炭资源储产比小,深部开采中应注意节约资源。

郭建伟[7](2013)在《煤矿复合动力灾害危险性评价与监测预警技术》文中提出近年来,煤矿自然条件、瓦斯条件和开采技术条件发生了显着变化,冲击地压和煤与瓦斯突出共同作用下的复合动力灾害成为继单纯瓦斯灾害或单纯冲击地压后又一重大而复杂的安全隐患。为了更好的监测预警与防治煤矿复合动力灾害,提高煤矿安全生产水平,消除煤矿复合动力灾害隐患,本文开展了煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出共同作用下的复合动力灾害的危险性评价与监测预警技术研究。本文运用冲击地压与瓦斯突出的统一失稳理论,并分析二者的区别,得出两种灾害的耦合关系:(1)只要具备或创造了瓦斯异常涌出的物质、动力和构造条件,冲击地压就有可能诱发煤矿瓦斯异常涌出,而且震前、同震和震后都具备这种可能。(2)冲击地压导致煤及共生岩体产生微破裂,给瓦斯解吸膨胀创造了构造条件,解吸膨胀的高压瓦斯又成为冲击地压的助推力,两者相互作用。存在一种开挖卸载与瓦斯解吸膨胀耦合作用的冲击地压。(3)冲击地压与瓦斯异常涌出的相关性虽然在一定条件下是确定的,但并不代表由此必然引发瓦斯事故。针对复合动力灾害危险性及防治,提出了“先分别——再耦合”的工作面复合动力灾害危险区域评价方法。即,首先采用宏观评价法来评价复合动力灾害的整体危险性,常用的方法主要有综合指数法、复合动力灾害发生可能性指数诊断法等。其次找出产生复合动力灾害的影响因素,根据各个因素的不同情况,采用不同的评价方法,划定危险区域,最后根据多因素耦合法,划定不同危险程度的区域,为提前采取防治措施提供依据。岩层运动是支承压力形成、巷道围岩破坏、复合动力灾害发生等一切动力现象的根源。采用理论分析、数值模拟以及现场实测的方法对方山矿11041工作面岩层运动规律进行了研究。11041工作面直接顶完整性指数为第一层顶板的质量指数0.33,属于不稳定顶板。11041工作面直接顶垮落厚度为66.5m,老顶厚度为11.6m;老顶初次垮落步距37.5m,周期来压步距为12.5m14.9m。分析了微震技术对复合动力灾害监测预警的原理,在方山矿11041工作面安装了矿山CT微震监测预警系统,依据微地震和应力在线监测系统获得的数据,研究了工作面矿压显现规律,结合瓦斯抽放量的监测,分析了岩层运动、应力和瓦斯抽放量的关系,初步确定了复合动力灾害监测预警指标。通过本文的研究,可以更清楚的了解复合动力灾害的发生机理,掌握对复合动力灾害的评价方法及监测预警技术,从而采取针对性的复合动力灾害防治技术。

张亮[8](2012)在《大采深煤层底板特大突水治理技术研究》文中研究指明随着开采深度的加大,地质、水文地质条件愈加复杂,矿井水害对安全生产的威胁会逐渐增大。近年来矿井突水频繁出现,如何快速高质量地对特大突水通道实施有效封堵是目前急需解决的重要课题。根据煤矿的特点和其本身的脆弱性,必需科学地制定相应的技术路线和治理方案,才能实现预期的治理目标。本文经过大量现场调查及相关分析,提出大采深条件下治理突水的基本思路及治理过程中的重点难点问题,并提出行之有效的解决方案。针对某矿隐伏微型陷落柱特大突水的具体情况,在查明了突水水源的基础上,分析了可能的突水通道和突水机理;利用现场试验、室内实验及室内分析,确定了在动水条件下注浆堵水的关键技术参数;利用垂直钻孔孔斜校正技术和分支造孔技术,快速确定了突水通道类型和空间特征;采用“堵源封顶”技术方案,采取间歇注浆单孔注浆、双孔同时注浆等联合注浆技术与工艺,实现了对突水点和导水裂隙的有效封堵。

梁恒昌[9](2010)在《Tresca材料椭球形孔扩张问题研究》文中进行了进一步梳理岩土工程中诸多问题可以用小孔扩张理论来解释,本课题“Tresca材料椭球形孔扩张问题研究”针对小孔扩张理论中的椭球形孔扩张问题,分别采用复变函数保角变换及改变平衡系数法进行理论分析、采用电敏低强度弹塑性材料进行室内物理模拟试验、采用ABAQUS进行数值模拟等方法,对Tresca材料中椭球形孔扩张过程的受力及位移特性进行了系统的计算和分析。论文采用复变函数中保角变换等方法对无限均质岩土体中单连通孔洞扩张问题的弹性状态应力和位移进行了求解和分析,在假设材料服从Tresca准则基础上分析了无限均质体中的单连通孔洞,特别是对受均布内压荷载的椭球形孔洞的弹塑性力学性状进行了求解和分析,给出了弹塑性界线的影响因素、形状函数和求解方法,分析了材料进入塑性状态后,塑性区域的扩展特点,同时采用滑移线理论分析了椭圆孔周围塑性状态应力及位移的分布。论文针对不同长短轴比值的椭球形孔扩张问题,首次采用改变平衡方程中k值的方法,推导给出了弹性阶段的应力及位移公式、弹塑性阶段的弹性应力和塑性应力计算公式,给出了无限体中椭球形扩张下的孔壁位移表达式,在探讨k值物理含义和取值原则的基础上给出了不同k值情况下问题的理论闭合解算例,同时指出,柱形孔扩张解和球形孔扩张解是椭球形孔扩张解的上下限值。论文首次通过电敏弹塑性材料的模型试验研究了不同长短轴比值的椭球形孔扩张问题,研究了椭球形孔扩张过程中周围介质的力学特性特别是塑性区范围随荷载的变化规律,通过在材料内部径向方向布置不同测点、轴向方向布置不同测层来实测逐渐增大压力作用下周围介质中的电阻比变化,通过电阻比的演变规律来研究其力学特性的演变规律,实测规律和理论分析规律一致,验证了理论分析的正确性。论文通过数值模拟研究了不同长短轴比值下椭球形孔扩张问题,分析了在内压力逐渐增大过程中孔壁的变形形状和孔周围介质的弹塑性性状及位移场演变规律与特点,数值模拟结果规律和数值与理论分析结果一致,验证了理论分析的正确性。

魏玉怀,经来旺,杨仁树,李清,郝朋伟,张宏学[10](2010)在《立井井筒水灾之井壁重复破裂的机理分析》文中认为文章的目的在于揭示立井井壁重复破裂现象与地下水位之间的关系,进而揭示了立井井壁重复破裂的内外机理。列举了20世纪80年代以后我国某些重复破裂井筒的破坏情况,详细地分析了地下水位下降与井筒周侧土体沉降之间的关系,研究了土体沉降的快速阶段与缓慢阶段,结合土与井筒外壁之间的剪切位移与剪切力之间的关系和物理学中的浮力原理,对井壁重复破裂现象给出了极具说服力的解释。研究结果不仅对立井井壁结构优化设计具有较高的参考价值,对立井井筒的防破措施的研究也具有极为重要的指导意义。

二、三河尖煤矿主井井壁破裂成因及治理(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、三河尖煤矿主井井壁破裂成因及治理(论文提纲范文)

(1)矿井突水实时监测预警的理论研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容与技术路线
2 恒源煤矿矿井地质及水文地质概况
    2.1 矿区自然地理概况
    2.2 矿区地质条件
    2.3 矿区水文地质条件
3 煤矿突水的监测指标体系研究
    3.1 矿井突水监测指标的可测性分析
    3.2 矿井突水监测指标的可行性分析
    3.3 矿井突水指标的等级划分
    3.4 本章小结
4 恒源煤矿底板突水危险性评价
    4.1 Ⅱ632和Ⅱ633工作面煤层底板危险性评价
    4.2 Ⅱ632和Ⅱ633工作面流场演化模拟
    4.3 本章小结
5 矿井突水单因素预警模型的构建
    5.1 预警指标的监测设备及阈值确定理论
    5.2 指标异常预警判别准则
    5.3 指标分级预警判别准则
    5.4 本章小结
6 矿井突水风险综合预警模型的构建
    6.1 矿井底板突水的风险评价矩阵建立
    6.2 矿井底板突水多因素预警模型构建
    6.3 基于BP神经网络的多因素预警模型构建
    6.4 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(2)霄云煤矿奥灰突水机理及快速治理研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 存在的主要问题
    1.4 研究内容和方法
    1.5 完成的主要工作量
2 霄云煤矿水文地质条件
    2.1 矿井概况
    2.2 霄云煤矿地层及构造
    2.3 地质构造
    2.4 矿井水文地质概况
    2.5 霄云煤矿1313工作面地质及水文地质情况
3 工作面采前水文地质勘查及突水情况初步分析
    3.1 工作面采前水文地质勘查
    3.2 突水情况及初步原因分析
4 奥灰突水快速治理研究
    4.1 快速治理方案的论证
    4.2 治理方案设计
    4.3 注浆工艺
    4.4 注浆堵水成果及相关水文地质参数分析
    4.5 强排水方案设计及成果
    4.6 水文曲线拟合及分析
    4.7 本章小结
5 结论与建议
    5.1 防治水工作的思路和方法
    5.2 主要成果
    5.3 建议
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(3)大水矿井复合导水构造靶向注浆治理及效果评价研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 引言
    1.1 研究背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 注浆技术国内外研究现状
        1.2.2 注浆材料国内外研究现状
        1.2.3 注浆理论国内外研究现状
        1.2.4 定向钻进技术研究现状
        1.2.5 注浆治理底板突水研究现状
        1.2.6 注浆效果评价国内外研究现状
    1.3 存在的问题
    1.4 研究内容
    1.5 研究体系及技术路线
        1.5.1 研究体系
        1.5.2 技术路线
    1.6 创新点
    1.7 本章小结
2 研究区地质背景概况
    2.1 研究区交通与位置
    2.2 自然地理
    2.3 矿区地质概况
        2.3.1 地层条件
        2.3.2 含煤地层与煤层
        2.3.3 构造
        2.3.4 岩浆岩
    2.4 矿区水文地质概况
        2.4.1 地下水的补给、径流、排泄条件
        2.4.2 矿井水文地质
    2.5 本章小结
3 辛安矿注浆封堵治理突水机制
    3.1 渗透注浆理论
    3.2 裂隙注浆理论
    3.3 压密、劈裂、动水注浆理论
    3.4 浆液凝固机理和凝胶时间
        3.4.1 粘土水泥浆凝固机理
        3.4.2 浆液凝胶时间的可控性
    3.5 112121 工作面注浆技术及浆液选取的研究
    3.6 本章小结
4 复合导水构造注浆封堵治理研究
    4.1 112121 工作面地质概况
        4.1.1 工作面地质条件
        4.1.2 工作面水文地质条件
        4.1.3 工作面底板主要含水层富水性
        4.1.4 工作面内复合导水构造多维度分析
    4.2 突水水源原位综合快速判别技术
        4.2.1 导水通道类型
        4.2.2 突水来源判别方法
        4.2.3 突水水源原位综合快速判别新技术
        4.2.4 辛安矿导水通道的快速发现
    4.3 原位粘土多材料混合自适应技术在辛安矿的应用
        4.3.1 原位粘土多材料混合自适应技术简介
        4.3.2 选取注浆材料的优点
        4.3.3 注浆液的黄金配比在辛安矿应用
        4.3.4 黄金配比广泛的适用性
    4.4 分段式原位靶向注浆技术研究
        4.4.1 分段式巷道靶向混合注浆新技术简介
        4.4.2 注浆参数选取
        4.4.3 注浆工艺设计
    4.5 辛安矿112121工作面注浆实例
        4.5.1 注浆目的
        4.5.2 注浆方式
        4.5.3 注浆设计
        4.5.4 注浆参数
        4.5.5 注浆效果检查
    4.6 本章小结
5 注浆效果影响因素的地理加权回归分析
    5.1 地理加权回归和地理信息系统简介
        5.1.1 地理加权回归简介
        5.1.2 地理信息系统简介
    5.2 辛安矿注浆量、出水量以及煤层底板有效隔水厚度GWR分析
        5.2.1 模型的建立
        5.2.2 模型参数的选取
        5.2.3 模型结果输出
    5.3 本章小结
6 注浆效果的模糊数学评价研究
    6.1 评价研究方法简介
        6.1.1 模糊数学简介
        6.1.2 层次分析法简介
    6.2 基于AHP注浆效果层次分析
        6.2.1 评价影响指标确定
        6.2.2 权重确定方法
        6.2.3 一致性检验
    6.3 注浆效果评价及分析
        6.3.1 注浆工艺分析
        6.3.2 注浆参数分析
        6.3.3 注浆量分析
        6.3.4 检查孔分析
        6.3.5 一致性检验
    6.4 模糊数学综合评价
        6.4.1 二级指标权重
        6.4.2 三级指标对总目标的影响权值
        6.4.3 建立效果评价矩阵
        6.4.4 注浆效果评价结果分析
    6.5 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(4)深部热害矿井热环境特性及调温技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 围岩温度和地温测量研究现状
        1.2.2 矿井风流温度预测研究现状
        1.2.3 矿井降温技术研究现状
        1.2.4 矿井巷道围岩调热圈研究现状
    1.3 论文主要研究内容与技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 热害矿井巷道沿程风流温度预测模型
    2.1 矿井风流温度预测计算模型
        2.1.1 热源散热量
        2.1.2 基于湿空气性质理论的风流干球温度
    2.2 计算方法及流程
    2.3 井巷风流温度预测软件系统开发
        2.3.1 软件系统设计
        2.3.2 软件系统功能
    2.4 实例应用
        2.4.1 矿井概况
        2.4.2 预测计算的巷道路线
        2.4.3 风温预测可靠性分析
    2.5 小结
第三章 井巷围岩调热圈温度场分布特征
    3.1 井巷围岩调热圈
    3.2 调热圈温度场实测
        3.2.1 地温测量方法
        3.2.2 钻孔温度测量
        3.2.3 钻孔温度测量分布
    3.3 调热圈温度场分布特征
        3.3.1 调热圈温度场分布模式
        3.3.2 调热圈温度场分布模式的形成机理
    3.4 小结
第四章 巷道围岩调热圈温度场物理模拟研究
    4.0 实验系统相似准则
    4.1 巷道围岩温度模拟实验方案设计
        4.1.1 实验设备
        4.1.2 实验方案及步骤
        4.1.3 实验内容
    4.2 围岩调热圈温度场模拟实验
        4.2.1 风速对温度场分布的影响
        4.2.2 岩性对温度场分布的影响
        4.2.3 含水率对温度场分布的影响
        4.2.4 巷道喷涂隔热材料对温度场分布的影响
    4.3 围岩调热圈调热储能计算模型
    4.4 小结
第五章 巷道围岩调热圈调温过程数值模拟及经济性评价
    5.1 矿井降温概况
    5.2 矿井围岩调温过程数值模拟
        5.2.1 基于有限元的瞬态热传导理论
        5.2.2 模型建立
        5.2.3 数值模拟结果及分析
    5.3 围岩调温方案经济性评价分析
    5.4 小结
第六章 主要结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 主要创新点
    6.3 展望
参考文献
附表
致谢
博士期间学术成果

(5)煤矿巷道底板冲击地压发生机理与控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究问题的提出
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 冲击地压机理研究现状
        1.2.2 冲击地压解危措施研究现状
        1.2.3 底板冲击地压研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法和技术路线
2 巷道底板冲击地压发生机理研究
    2.1 巷道底板层裂结构稳定性的理论分析
    2.2 底板冲击地压对巷道围岩整体的破坏机理
    2.3 小结
3 底板冲击地压主要影响因素分析
    3.1 影响底板冲击地压的主要因素
    3.2 底板煤岩体弹性模量对底板冲击地压的影响机制
        3.2.1 模型建立
        3.2.2 本构模型的选择
        3.2.3 动力分析设置
        3.2.4 模拟方案
        3.2.5 模拟结果分析
    3.3 两帮侧向支承压力对底板冲击地压的影响
    3.4 应力波强度对底板冲击地压的影响
        3.4.1 模拟方案
        3.4.2 模拟结果分析
    3.5 小结
4 底板冲击地压的卸固耦合防治技术研究
    4.1 爆破区间对底板冲击地压的影响
        4.1.1 底角爆破区间与支承压力峰值区的位置关系
        4.1.2 底角爆破区间与底板水平应力峰值区的位置关系
    4.2 底板锚固对底板冲击地压的控制效果
        4.2.1 锚索预应力对底板冲击地压的影响
        4.2.2 锚索长度对底板冲击地压的影响
    4.3 底板注浆对底板冲击地压的控制效果
        4.3.1 注浆区起始端深度对底板冲击地压的影响
        4.3.2 注浆区终止端深度对底板冲击地压的影响
    4.4 底板锚注对底板冲击地压的作用研究
    4.5 卸固耦合治理措施对底板冲击地压的作用
    4.6 小结
5 古山矿巷道底板冲击控制的实证研究
    5.1 矿井概况
    5.2 古山煤矿冲击地压灾害介绍
    5.3 巷道底板卸固耦合治理措施的防冲试验
        5.3.1 深孔区间爆破方案
        5.3.2 底板锚注方案
6 结论及展望
    6.1 主要结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间参加科研项目及发表论文情况
致谢

(7)煤矿复合动力灾害危险性评价与监测预警技术(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
Extended Abstract
目录
图清单
表清单
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究的总体思路
    1.4 本文研究内容
    1.5 研究工作及进展
2 复合动力灾害机理分析及实验室试验
    2.1 冲击地压与瓦斯突出耦合作用机理分析
    2.2 冲击、突出危险性实验室研究及分析
    2.3 本章小结
3 复合动力灾害危险性评价分析
    3.1 工作面概况
    3.2 工作面冲击地压危险性的宏观评价
    3.3 工作面冲击地压危险性的多因素耦合评价与危险区域划分
    3.4 工作面煤与瓦斯突出危险性评价及危险区域划分
    3.5 复合动力灾害危险性评价
    3.6 本章小结
4 复合动力灾害岩层运动规律分析
    4.1 方山矿 11041 工作面的覆岩空间结构
    4.2 直接顶和老顶的运动规律分析
    4.3 工作面支承压力预计
    4.4 工作面岩层运动规律的数值模拟研究
    4.5 本章小结
5 复合动力灾害监测预警技术
    5.1 微震预测技术原理
    5.2 矿山 CT 微震监测系统介绍
    5.3 监测系统工业性应用及分析
    5.4 基于煤矿动力灾害监测系统的工作面来压规律分析
    5.5 工作面采动影响范围实测
    5.6 工作面超前支承压力与瓦斯抽放量关系分析
    5.7 复合动力灾害预警技术
    5.8 本章小结
6 结论与创新点
    6.1 结论
    6.2 展望
    6.3 创新点
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(8)大采深煤层底板特大突水治理技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的提出及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 注浆理论研究现状
        1.2.2 注浆技术研究现状
    1.3 本文主要研究内容、研究方法和技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技术路线
第2章 大采深煤层底板突水治理难点
    2.1 治理难点及采取的治理技术
        2.1.1 探查难点
        2.1.2 注浆封堵难点
        2.1.3 采取的治理技术
    2.2 突水治理基本思路
第3章 大采深奥灰特大突水治理实例
    3.1 矿井基本情况
    3.2 地质条件概况
        3.2.1 地层
        3.2.2 构造
    3.3 水文地质条件概况
        3.3.1 主要含水层
        3.3.2 隔水层
        3.3.3 各含水层之间的水力联系
    3.4 突水情况
    3.5 突水原因分析
        3.5.1 突水水源分析
        3.5.2 突水通道分析
    3.6 陷落柱突水机理分析
    3.7 特大突水治理方案
    3.8 钻孔布置
    3.9 技术安全措施
    3.10 施工工艺
        3.10.1 骨料充填工艺
        3.10.2 注浆工艺
    3.11 骨料充填参数
    3.12 注浆参数
    3.13 技术要点
    3.14 封堵施工过程
    3.15 堵源封顶技术
第4章 注浆效果评价
    4.1 单孔注浆效果分析
    4.2 奥灰水位动态变化分析
    4.3 排水验证
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果

(9)Tresca材料椭球形孔扩张问题研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
Detailed Abstract
目录
图清单
表清单
变量注释表
1 绪论
    1.1 问题的提出
    1.2 研究目的与意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 研究内容与方法
2 无限均质Tresca材料中椭球形孔扩张复变方法分析
    2.1 模型及特征
    2.2 问题的求解思路
    2.3 复变函数求解方法
    2.4 弹性解
    2.5 塑性解
    2.6 椭圆孔附近的滑移线解
    2.7 问题讨论
    2.8 本章小结
3 改变平衡系数k求解椭球形孔小孔扩张
    3.1 模型及特征
    3.2 平衡方程和边界条件
    3.3 协调条件和应力应变关系
    3.4 弹性解
    3.5 塑性解
    3.6 参数k取值分析
    3.7 模型试验计算
    3.8 本章小结
4 Tresca材料椭球形孔扩张模型试验研究
    4.1 试验模型设计及规划
    4.2 试验准备
    4.3 试验数据处理
    4.4 本章小结
5 椭球形孔扩张问题的数值模拟研究
    5.1 椭球形孔小孔扩张模拟
    5.2 有限长柱形孔小孔扩张模拟
    5.3 本章小结
6 结论及建议
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

四、三河尖煤矿主井井壁破裂成因及治理(论文参考文献)

  • [1]矿井突水实时监测预警的理论研究[D]. 王鑫. 中国矿业大学, 2020(03)
  • [2]霄云煤矿奥灰突水机理及快速治理研究[D]. 魏本亮. 中国矿业大学, 2020(03)
  • [3]大水矿井复合导水构造靶向注浆治理及效果评价研究[D]. 王广强. 中国矿业大学(北京), 2018(01)
  • [4]深部热害矿井热环境特性及调温技术研究[D]. 朱帅. 太原理工大学, 2017(12)
  • [5]煤矿巷道底板冲击地压发生机理与控制研究[D]. 史庆稳. 煤炭科学研究总院, 2016(02)
  • [6]深部煤炭资源开采现状与技术挑战[A]. 张农,李希勇,郑西贵,薛飞. 全国煤矿千米深井开采技术, 2013
  • [7]煤矿复合动力灾害危险性评价与监测预警技术[D]. 郭建伟. 中国矿业大学, 2013(07)
  • [8]大采深煤层底板特大突水治理技术研究[D]. 张亮. 河北工程大学, 2012(04)
  • [9]Tresca材料椭球形孔扩张问题研究[D]. 梁恒昌. 中国矿业大学, 2010(04)
  • [10]立井井筒水灾之井壁重复破裂的机理分析[J]. 魏玉怀,经来旺,杨仁树,李清,郝朋伟,张宏学. 煤, 2010(04)

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三河间煤矿主井井壁断裂原因及处理
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