近距离煤层开采上覆采空区残留煤柱高压水射流卸压技术研究

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本文基于燕子山煤矿3#煤层、山4#煤层地质赋存情况,采用理论分析、数值模拟和现场实践对近距离煤层开采上覆采空区残留煤柱高压水射流卸压技术开展研究,为类似条件下近距离煤层安全开采提供安全保障与理论指导。主要研究成果为:(1)根据理论分析及FLAC3D数值模拟获得残留煤柱承受载荷及弹性核区范围;建立残留煤柱上方集中载荷计算模型,揭示在底板应力传递的过程中垂直应力起到主导作用。(2)通过Fluent数值模拟研究不同参数下喷嘴轴向速度及轴向动压变化规律,确定最佳喷嘴参数;利用Ls-dyna数值模拟研究水压对煤体冲击破坏、裂纹扩展情况的影响。(3)通过FLC3D建立“单钻孔单缝槽”、“单钻孔双缝槽”模型,研究不同参数对缝槽周围煤体的应力、塑性区域变化规律,并获得现场水力割缝时最佳缝槽几何参数。(4)通过残留煤柱水力割缝力学模型和“双钻孔双缝槽”模型确定了现场工艺参数,并进行现场实施,并通过单刀割缝出煤量和工作面液压支架监测数据进行割缝效果检验。
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