极近距离煤层充实率控制井筒采动变形特点分析

摘 要 为满足工广保护煤柱回收同时保证矿井安全生产的需要,本文以回收兖矿集团南屯煤矿工业广场保护煤柱为工程背景,采用物理模拟、力学分析、数值模拟等方法,系统研究了固体充填开采控制井筒采动变形规律及机理.通过物理模拟分析了固体充填和垮落法回收保护煤柱过程中
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  摘 要

  为满足工广保护煤柱回收同时保证矿井安全生产的需要,本文以回收兖矿集团南屯煤矿工业广场保护煤柱为工程背景,采用物理模拟、力学分析、数值模拟等方法,系统研究了固体充填开采控制井筒采动变形规律及机理.通过物理模拟分析了固体充填和垮落法回收保护煤柱过程中井筒主要变形形式并基于此建立采动影响下井筒受力模型,得到井筒的受力计算公式和充填区域各处临界充实率.采用数值模拟手段分析了极近距离煤层充实率控制井筒采动变形的规律为选择南屯矿极近距离煤层合理充实率方案提供依据.最后根据力学分析和数值模拟结果进行充实率方案的工程设计,并对充填方案下井筒变形进行预计分析.论文主要取得以下几方面的研究成果:

  (1)通过建立极近距离煤层采动下的充填和垮落物理相似模型,对比分析两种开采条件下的井筒运移规律、变形特征、应力变化特征,揭示了充填开采控制井筒变形的机理.

  (2)根据井筒在采动过程中的变形特征,建立了相对应的力学模型,并基于采动影响在岩体内部的传播规律和"等价采高"理论,推导出充填开采条件下井筒附近位移场、变形场和应力场的表达式和固体充填控制井筒变形的临界充实率表达公式.

  (3)采用 ABAQUS 数值模拟软件,研究了不同充实率方案下井筒采动变形规律与应力分布特征,揭示了上下煤层充实率协同控制井筒变形的规律,为极近距离煤层充填开采控制井筒变形的充实率设计提供了重要的理论依据.

  (4)在优化设计充实率方案基础上,采用基于概率法的软件预计分析该方案下井筒各埋深处的变形情况.通过预计变形结果得到井筒竖向压缩变形最大值为 1.85mm/m,井筒倾斜变形最大值为 0.35mm/m,均未超过井筒设防标准.

  该论文有图 38 幅,表 15 个,参考文献 117 篇.

  关键词:固体充填;井筒变形;极近距离煤层;充实率;变形预计

  Abstract

  In order to meet the needs of protecting coal pillar recovery and mine safety,based on the protection of coal pillars in nantun coal mine industrial square, thispaper systematically studies the deformation rule and control mechanism of shaftunder backfilling mining by means of physical simulation, mechanical analysis andnumerical simulation.Firstly, the main deformation and failure forms of the shaft inthe process of recovery and protection of coal pillar by backfilling and collapse areanalyzed by physical simulation.Through numerical simulation,the rule ofcontrolling shaft deformation by compression ratio of ultra close multiple-seams coalseam is analyzed. Finally, according to the mechanical analysis, the criticalenrichment ratio and numerical simulation control shaft deformation rule underNantun backfilling condition are obtained.In order to test the feasibility of thebackfilling scheme, the deformation of the shaft under the scheme is predicted andanalyzed. In this paper, some research results have been obtained for Nantuncoal,which are mainly reflected in the following aspects:

  (1)Based on the physical similarity model of backfilling and caving underrepeated mining of ultra close multiple-seams, the flow law, deformationcharacteristics and stress variation characteristics of shaft under two miningconditions were compared and analyzed, the mechanism of controlling shaftdeformation was revealed.

  (2)According to the deformation characteristics of the shaft in the process ofmining, the corresponding mechanical model is established, based on thepropagation law of the mining influence in the interior of the rock mass andcombined with the theory of "equivalent mining height" for backfilling mining. Theexpression of displacement field, deformation field and stress field of rock massunder backfilling mining condition and the mechanical calculation formula of thecritical enrichment ratio of deformation of shaft controlled by backfilling arededuced

  (3)Using ABAQUS numerical simulation software, the characteristics of shaftdeformation and stress distribution under different enrichment rates were studied,and the law of coordinated control of shaft deformation in the upper and lower coalseams was revealed. It provides an important theoretical basis for the design of theenrichment rate of shaft deformation control in coal seam backfilling mining.

  (4)On the basis of the optimal design enrichment rate scheme, a probabilisticmethod is used to predict the shaft deformation under the scheme to verify thenumerical simulation results. The maximum value of vertical compressiondeformation of the shaft is 1.85 mm/m and the maximum of tilt deformation of theshaft is 0.35 mm/m, which does not exceed the shaft fortification standard.

  There are 38 pictures, 15 tables, and 117 references.

  Key words: solid backfilling; shaft deformation; ultra close multiple-seams;Compression ratio; deformation forecasting

  目 录

  摘 要 ................................................................................................................................... I

  目 录 ................................................................................................................................ IV

  图清单 ............................................................................................................................. VIII

  表清单 ................................................................................................................................ XI

  变量注释表 ....................................................................................................................... XII

  1 绪论 ................................................................................................................................... 1

  1.1 研究背景及意义 ............................................................................................................. 1

  1.2 国内外研究现状 ............................................................................................................. 2

  1.3 主要研究内容与方法 ..................................................................................................... 7

  1.4 研究的主要成果 ............................................................................................................. 8

  2 固体充填开采控制井筒变形物理模拟 ............................................................................ 9

  2.1 物理相似模型的构建 ..................................................................................................... 9

  2.2 覆岩及井筒运移规律 ................................................................................................... 13

  2.3 井筒采动应力分布规律 ............................................................................................... 21

  2.4 固体充填控制井筒变形分析 ....................................................................................... 23

  2.5 本章小结 ....................................................................................................................... 24

  3 固体充填开采控制井筒变形力学分析 ......................................................................... 26

  3.1 采动影响在岩体内部的传播规律 ............................................................................... 26

  3.2 固体充填开采立井井筒受力分析 ............................................................................... 27

  3.3 充填控制井筒变形临界充实率判别 ........................................................................... 30

  3.4 案例分析 ....................................................................................................................... 32

  3.5 本章小结 ........................................................................................................................ 35

  4 充实率控制井筒变形规律 ............................................................................................. 36

  4.1 数值模拟参数确定 ....................................................................................................... 36

  4.2 极近距离煤层充实率控制井筒变形规律 .................................................................... 39

  4.3 极近距离煤层充实率协同控制井筒变形机理 ............................................................ 48

  4.4 本章小结 ....................................................................................................................... 49

  5 工程设计及井筒变形预计 ............................................................................................. 50

  5.1 工广区域概况 ................................................................................................................ 50

  5.2 充实率设计及控制流程 ................................................................................................ 52

  5.3 预计方法及参数选择 .................................................................................................... 53

  5.4 变形预计结果 ................................................................................................................ 55

  5.5 本章小结 ........................................................................................................................ 56

  6 结论与展望 ...................................................................................................................... 58

  6.1 主要结论 ....................................................................................................................... 58

  6.2 展望 ............................................................................................................................... 59

  参考文献 ............................................................................................................................. 60

  作者简历 ............................................................................................................................. 67

  学位论文原创性声明 ......................................................................................................... 69

  学位论文数据集 ................................................................................................................. 70

  1 绪论

  1.1 研究背景及意义

  1.1.1 研究背景

  随着煤炭资源开采强度和开采规模的加大,可采储量日益枯竭,回收"三下"煤柱尤其是建筑物下压煤逐渐成为资源枯竭型矿井稳定可持续发展的有效手段之一.而资源枯竭型矿井在回收煤柱过程中面临的建筑物破坏和资源浪费问题十分突出,具体表现在以下几个方面:

  (1)工广下压煤严重

  大量煤炭资源采出使得我国大多数煤矿尤其是东部部分矿井进入衰老阶段,该阶段矿井为了延续生产不得不寻求转型或回收三下压煤.相关统计表明,截止2018 年我国生产矿井"三下"压煤达 140 亿 t 左右,其中工业广场地面由于存在大量建筑物导致其压煤量较大,占总压煤量的 58%,约 80.7 亿 t.从国家及矿井发展的长远角度考虑,工广煤柱回收有利于提高煤炭资源回收率[1,2].

  (2)工广区域内建筑物破坏严重

  回收保护煤柱势必会引起岩层移动进而导致地表建筑物变形破坏.如何确保工广煤柱回收过程中井筒的安全使用,成为亟需解决的一大难题.众所周知,工业广场地表存在大量建筑物,甚至还有矿井的咽喉-井筒[3~7].井筒不仅在整个生产过程中担负矿井的通风、运料等重任,甚至还关系到矿井的正常生产和经济效益,因此必须保障其在回收工广压煤工程实践中正常使用[8,9].

  (3)矿山固体废弃物排放量大

  矿山生产过程中往往会产生大量固体废弃物,主要包括采煤产生的煤矸石、选矿产生的尾矿和冶炼产生的矿渣等.传统处理方式是直接堆放在地面形成矸石山.随着煤矿服务年限增长,矸石山规模和占地面积不断扩大,据统计煤矿固体废弃物总量每年以2.0亿t的速度增加.以兖州煤业股份有限公司南屯煤矿而言,矸石年产量约 30 万 t,周边东滩煤矿或鲍店煤两矿井矸石年产量达百万以上.固体废弃物堆积在地表不仅会占用大量土地使用面积,浪费土地资源;形成的矸石山还会存在自燃发生火灾,或在雨季崩塌,引起自然滑坡等问题[10~13].

  1.1.2 研究意义

  矿井生产进入衰老期后,不得不面临矿井的持续生产经营问题,即在资源枯竭的条件下实现对矿井煤柱的回收.本论文以南屯煤矿回收工广保护煤柱为背景,研究固体充填开采对井筒变形的影响,设计充填回收保护煤柱的合理充实率方案.具有以下意义:

  (1)为矿区的可持续发展提供理论技术保障

  生产矿井进入衰老阶段,将面临可采资源接近枯竭,生产经营等各方面问题.这一阶段,矿井剩余资源大部分为边角煤量和"三下"压煤,工作面很难正规布置,掘进工作量大,导致矿井采掘关系紧张.因此,回收易采储量的矿井工广煤柱,有利于解决衰老矿井资源紧张,维持衰老矿井可持续生产经营问题.

  (2)对提高煤炭采出率、煤矿经济效益具有重要意义

  矿井进入衰老阶段后,"三下"压煤量占到矿井剩余可采储量的绝大部分.回收"三下"压煤量,可提高残采期煤炭采出率,满足衰老矿井生产经营的需要,有利于延长矿井的生产服务年限.

  (3)对极近距离煤层充填开采进行研究,有利于拓宽充填开采研究领域

  固体充填开采作为开采"三下"压煤量的重要手段,随着煤炭资源减少以及对环境保护的重视,未来将会用于更多矿井生产.目前对于固体充填回收工广保护煤柱方面的研究较少,该研究可为拓宽固体充填开采研究领域起到重要作用.

  (4)为维护井筒稳定性提供理论依据,对煤矿安全生产具有重要意义

  井筒自上而下穿过多个岩层,导致井筒在垂直方向上各部分物理性质差异较大.且井筒各处受重力、水平应力、竖向应力综合作用,受力情况极为复杂,变形破坏情况难以预计.因此,对煤柱回收造成的井筒的破坏特征及稳定性进行研究,对煤矿安全生产具有重要意义.

  1.2 国内外研究现状

  1.2.1 井筒保护煤柱回收

  (1)井筒煤柱回收国外研究现状

  国外对于井筒保护煤柱回收进行大量实践[3],总结见表 1-1.

  由表 1-1 可知国外井筒保护煤柱回收具有如下特点:从回收井筒保护煤柱内煤层的开采顺序来看,一般采用逐层回采,或者先采薄的和深的煤层后采厚的和浅部煤层,大致遵循先易后难的原则.井筒和煤层位置关系可分为井筒穿过开采煤层、井筒位于开采煤层的上方、井筒位于开采煤层的一侧三种.大多数的煤层为缓倾斜煤层,地质构造和水文条件都较为简单.涉及井筒大多数为风井,少数为主、副井.

  (2)井筒煤柱回收国内研究现状

  同国外的回收井筒保护煤柱实践相比,我国煤柱回收具有起步晚、技术难度大的特点[14,15].以淮南大通矿七号井为例,该矿地质构造复杂,煤层倾角大,有大断层切割井筒与开采煤层群,属于在煤层群回收井筒保护煤柱.此次开采实践在技术上掌握了急斜煤层开采引起断层滑动规律[16].

  除大通矿外,同期淮南九龙岗矿也成功回收了主、副井与工业广场煤柱,对于我国井筒保护煤柱回收技术的发展起了推动作用[17].与此同时,上世纪80年代丰城矿务局建新二井和牛马司矿的麻园存矿井,也取得了回收倾斜煤层条件下的井筒保护煤柱的经验[18].总结国内井筒保护煤柱回收案例见表1-2.

  综上所述,从技术难度角度看我国开采实践难度较大;从自然条件看,波兰、苏联等国家多数是缓倾斜煤层开采,地质构造简单,而且开采的多数为风井和辅助井煤柱,并用充填法管理顶板[19].目前充填采煤法逐渐走向成熟,国内外采矿专家学者对充填采煤技术、工艺及充填材料进行了大量的研究和实践,并取得了一些有益的成果[20-30]:充填开采回收煤柱的主要原理在于采用各种充填材料充填采空区实现对采空区顶板岩层运动的控制,阻止上覆顶板的垮落,来控制地表沉陷,实现安全回收煤柱的方法.

  近些年,张吉雄等[31-52]等学者在固体充填采煤岩层移动、固体充填采煤关键设备等方面取得了丰硕的研究成果:张吉雄等认为固体充填开采作为煤矿绿色开采技术的主要方向之一,已逐渐成为工广煤柱回收过程中井筒变形控制的关键技术,它通过固体充填采煤液压支架等关键设备实现充填和采煤的并行作业,实现岩层移动与井筒破坏的主动控制.李猛等为解决含水层下单层煤开采问题,分析了固体充填开采覆岩导水裂隙演化特征并设计了受含水层影响的煤层充实率.

  1.2.2 井壁变形破坏研究

  (1)井筒变形研究方法

  自上世纪60年代开始,国外出现以有限元法为主要代表的岩石工程稳定性的数值计算方法[53~56].西德学者H.克拉茨等人通过积分格网法对岩体移动和变形进行计算,并给出了水平和急倾斜煤层开采时岩体内移动和变形区域的分布.国外对岩层及地表移动变形的研究主要采用影响函数法和数值模拟法[57~60].同国外相比,我国井筒保护煤柱回收的试验研究始于上世纪七十年代.我国学者立足我国煤矿开采实际情况,并借鉴国外先进采矿经验的基础上,将国内对井筒保护煤柱回收的研究方法分为如下几种类型.

  ①经验公式法

  该方法通过总结分析地表移动观测资料,建立出适合类似地质条件的经验公式[61].

  ②函数法:

  a.影响函数法:我国学者刘宝琛[62]等人通过对随机介质理论开展研究,并逐步将其发展成概率积分法.柴一言[63]等人将概率积分法应用于矿井的沉陷计算中.

  b.剖面函数法:剖面函数是将开采条件下的主断面内移动分布情况以函数形式表示出来.其中蔡音飞等人[64,65]剔除剖面函数法中其他开采和地质因素影响,应用重定义参数后的影响函数法很好地拟合非了水平地表条件下的数值模拟结果和现场观测数据.

  c.典型曲线法:该方法常被应用于矩形移动盆地主断面上的岩层和地表移动变形,例如我国峰峰矿区和平顶山矿区等地.

  ③连续介质力学方法

  a.薄板力学模式:采用该种模式前提必须要满足既可以将岩板定义为薄板的几何条件又符合薄板弯曲小挠度理论的条件.李文秀、尹光志[66~68]等学者都曾采用弹性薄板法对岩层和地表移动进行了计算.

  b.其它力学模式:邹友峰[69,70]等人将上覆岩体视为粘弹性悬臂梁,求得地表和岩层移动的计算公式.冯强[71,72]采用二重Fourier积分变换,计算得到地表和岩层内部移动变形空间问题的解.

  ④物理模拟和数值模拟方法

  随着模拟技术的不断发展,物理模拟和数值模拟手段不断更新.现阶段常见的物理模拟手段主要有相似材料模拟、光电模拟等.在应用方面,王炯[73~75]等通过物理模拟试验来研究岩层及地表移动.随着数值模拟软件不断研发、推广,该方法在岩层和地表移动变形计算方面得到广泛应用.彭苏萍、何满潮[76~80]等学者采用数值模拟方法对岩层移动进行研究.

  (2)井筒变形研究成果

  上世纪国外学者对井筒变形研究都是基于"井壁变形等于岩石变形"假设[73].后来的实际观测证明该假设具有较大的局限性.在此之后国外学者对井筒变形进行了更深层次探索:波兰学者M.鲍莱茨基给出了井壁水平压力计算公式并进行了立井井壁矿压模拟试验.西德学者H.克拉茨[54]通过研究井壁变形及受力情况,列出了相关计算方法.

  与之对应,我国学者在井筒变形方面也取得众多研究成果,李军要等给出了井壁在均匀与非均匀侧压力作用下的内力计算方法以及复合井壁的受力计算[81,82].崔广心等[83~87]通过研究井壁荷载分布,研制了多功能的大型三轴立井模拟试验台.刘希亮[88]等人通过归纳各工程案例中井壁外载组合,总结了井壁受力荷载和附加力种类.姚直书等学者[89~92]深入的分析和探讨了井壁岩土层所受摩擦力.

  1.2.3 井筒变形控制方法及机理

  通过查阅国内外文献,将井筒变形控制机理研究整理见表1-3.

  (1)提高井壁抗变形能力

  ①井壁加固技术

  井壁变形破坏不仅具有突发性,而且变形会随着工作面回采而蔓延.为控制井筒破坏发展,一般采用加固井壁破坏段的方式.常用的井壁加固技术有:用锚杆连接井壁和围岩、焊接钢板槽钢与防水层等.要阻止井壁破坏或防止破坏范围继续扩大,可采用挂金属井圈的办法,以便在井壁水平截面上施加均匀反力.

  ②套壁加固方法

  套壁加固是用高强度的材料加厚或替换掉井壁破坏部分,以提高井壁强度.具体做法包括在井壁破裂段处用高强度材料(铁轨、槽钢)加固井壁表面,喷混凝土巩固井壁断面等.根据实践经验,套壁加固方法应用效果受地质条件影响较大.在表土层较薄且含水层水头后期沉降减小、压缩量递增不明显时,套壁加固法控制井筒变形效果显著.当井筒土层埋深大且含水土层连续失水明显时,套壁加固效果甚微虽然可以暂时阻止井壁继续破坏,但一般随着时间发展井壁极有可能再次发生二次破裂.

  (2)提高井壁围岩强度

  联合支护加固技术指采用采用锚索、锚杆等多种支护方式共同作用,改善井筒围岩受力状态,使井筒围岩与支护体系形成稳定结构.其中锚杆群的锚固作用可使围岩形成具有共同支承作用的岩体承载拱;铺设金属网可防止破碎岩石的掉落,增强井壁支护力;采用喷射混凝土支护通过将混凝土注入破坏围岩的裂缝,一方面用于填补凹面减小应力集中,另一方面使井壁密贴岩体,堵隔井壁涌水.

  (3)衰减井壁上附加力

  卸压槽法属于控制井筒变形的应急措施,一般采用套圈、套钢板并配合壁后注浆方式应用于发生破坏后的井壁破坏治理.根据工程实践表明,采用卸压槽法井壁有可能继续发生变形甚至重复破裂.由于井壁竖向附加应力作用和井壁重复破裂,采用卸压槽法被动控制井壁破坏是有局限性的.基于国内外的经验和启示郭文兵,杨平等人提出了卸压槽设计的总体原则[93~95].

  (4)加固地层强度

  该方法通过向含水层注浆充填加固,提高土层的整体强度,减少地层下沉及其引发的竖向附加应力达到保护井壁的目的,主要分为地面注浆和破壁注浆两种.

  ①破壁注浆加固方法

  破壁注浆是一种较为早期的治理井壁破裂的方法,该方法通过钻孔向井壁灌注浆液至土层或强风化岩层,在井筒周围形成一个帷幕带.通过减轻井壁承受的附加应力,改善井壁的受力环境;同时,浆液填充满井壁与周围土层或岩层之间的空隙,进一步提高了井壁防水、抗渗能力.

  ②地面帷幕注浆加固方法

  与破壁注浆类似,地面帷幕注浆通过打孔注浆,将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙,在井筒外围形成连续的注浆帷幕,以减小渗流量和降低渗透压力.但帷幕尺寸较破壁注浆大,且经工程经验反馈,地面帷幕注浆治理井壁破坏效果优于破壁注浆.

  (5)维持含水层水头高度

  维持含水层水头高度旨在降低因地层固结而产生的附加应力,将水头高度维持在安全范围内.值得指出的是,由于水头控制措施技术难度大、经济成本高,该措施的实现难度还是很大,使用案例极少.

  综上所述,国内外煤矿科技工作者已对井筒变形方法、控制技术等方面进行了大量的研究.但采用固体充填技术控制井筒变形的理论研究和工程实践研究甚少.对于固体充填控制井筒变形机理以及极近距离煤层充实率和井筒变形变化规律等方面没有研究.考虑到井筒保护的必要性和充填技术的不断推广,关于这方面的研究显得更加重要,因此,这也是本文的主要研究内容.















  …………由于本文篇幅较长,部分内容省略,详细全文见文末附件

  6 结论与展望

  本文以采用固体充填方法回收南屯煤矿工广区域煤柱为研究背景,采用力学理论分析控制井筒变形的关键因素;通过建立不同破坏形式下井筒受力力学模型,得出井筒变形与破坏是煤层采动引起岩层移动的结果.在此基础上通过物理相似模拟分析了充填开采控制井筒变形机理所在,进而提出了极近距离煤层开采井筒变形控制的关键因素.采用 ABAQUS 模拟软件研究分析了不同充实率方案下极近距离煤层充填开采对井筒变形的影响规律,并优化设计了合理的充实率方案.同时采用概率积分法预计分析了南屯煤矿3 上煤层和3 下煤层充实率为80%时井筒的变形情况,结果表明 3 上煤层和 3 下煤层充实率为 80%可保证极近距离煤层开采时井筒及地表其他建(构)筑物的安全稳定.

  6.1 主要结论

  (1)基于采动影响在岩体内部的传播规律并结合固体充填采煤,建立了固体充填下工作面推进的井筒受力力学模型,通过对井筒受力分析,推导出充填开采条件下一系列岩体位移场、变形场和应力场的表达式并根据强度理论以井筒的许用轴向应力 和许用剪切应力 为判定标准,得到固体充填控制井筒变形临界充实率的力学计算公式.

  (2)基于物理模拟相似准则,建立了垮落和充填开采下井筒变形规律的物理模拟试验模型,并采用非接触式全场应变测量系统及电阻应变仪等设备对模型进行监测,通过对比分析垮落法和充填法回收工广煤柱过程中井筒的采动变形特征、采动破裂特征、围岩应力分布,发现:井筒变形与破坏是煤层采动引起岩层移动的结果,相邻岩层的岩性、刚度、厚度等不同均会导致岩层运移不同步,从而导致井筒破坏.固体充填开采控制井筒采动变形的关键就是控制岩层移动,具体表现为:固体充填→岩层运移控制→井筒变形控制→井筒受拉力、剪力减小→井筒破坏程度减小.

  (3)采用 ABAQUS 数值模拟软件进行充实率影响极近距离煤层开采导致井筒变形规律的研究,分析得知:①井筒的水平位移和垂直位移的变化趋势一致,均为井顶部大、底部小.②不同充实率情况下,井筒所受最大主应力的分布特征类似,大体呈现顶部小、底部大的变化趋势,并在井筒深度为 275m 与 95m 处,井筒受力波动较大表明该处容易发生破坏.③随着上下煤层充实率同时增加,井筒采动变形得到较好控制.其中,由上下煤层充实率与井筒采动变形量之间均呈"抛物线"关系,并基于此确定上下煤层充实率均为 80%的充填方案.

  (4)结合南屯煤矿开采条件,采用基于概率分析法的分析软件对极近距离煤层固体充填开采后井筒及其他地表建(构)筑物变形进行预测,通过分析结果得知,在上下煤层均采用 80%充实率方案下地表建(构)筑物及风井井筒均可正常使用.

  6.2 展望

  目前,随着固体充填技术的广泛应用,充填工艺及配套设施已趋于完善,固体充填回收井筒保护煤柱对固体充填的推广应用较为有利.但就现阶段而言,固体充填法预防井筒破坏的工程实例较少,可借鉴的工程经验不足,对预防井筒的效果还未可知.由于时间和精力有限,文章中还存在不足,需要进一步研究.

  (1)本文分析固体充填法控制井筒破坏的机理所采用的物理模拟实验仍采用二维模型,这就会导致无法观察各工作面推进过程中井筒变形特征.其次,二维模型在塑造井筒模型过程中也无法观察井筒真正的空间变形,只能停留在井筒某一表面的变形情况,这对于井筒最终变形量会造成较大的误差.

  (2)本文通过数值模拟分析各充实率方案对于井筒变形破坏只考虑方案引起的最终变形结果,未对各工作面回采引起的井筒变形进行分析.下一步研究可考虑开展各工作面推进距离对井筒变形的研究,以及各位置充实率与井筒变形的动态演化规律.

  (3)本文分析井筒受采动影响变形,由于工程施工过晚,布置在井筒里的位移监测仪器目前无法采集到煤柱回收对井筒造成的变形数据,故本文中对井筒变形结果的分析只能停留在概率积分法模型变形预计的基础上,无法与现场井筒真实变形值实现对比.

  (4)由上述模拟结果可知,井筒在既定充实率方案下依旧会发生小部分塑性变形,因此还应考虑井筒保护方面的内容,由于本文篇幅有限尚缺少针对矿井井筒具体变形情况的系统的破坏防治及修复措施.
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  原文出处:张升. 极近距离煤层固体充填开采控制井筒采动变形机理研究[D].中国矿业大学,2019. 点击下载全文 转载请注明来源。原文地址:http://www.lw54.com/html/zhlw/20200706/8359226.html   

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