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土木工程硕士论文开题报告范文
课题名称：
厚硬顶板高压预注水弱化机理研究硕士毕业论文开题报告 学科专业： 岩土工程
1 课题来源、选题依据背景情况、课题研究目的、国内外的研究动态、水平、存在问题，并附主要参考文献： 1.1 课题来源
淮南矿区已进入深部开采，厚硬顶板难冒问题突出，造成重大经济损失。为此，淮南矿业集团高度重视，XX年组织集团公司工程技术人员到山西等多个矿业集团考察，并邀请相关科研单位论证分析淮南矿区综采面压架机理，并决定联合有关科研单位开展“煤与瓦斯突出煤层综采工作面顶板深孔预裂爆破技术”研究。 1.2 选题依据背景情况
煤炭是我国的基础能源，在我国一次能源构成中煤炭约占70%左右。随着我国经济建设的飞速发展，国家对煤炭等能源需求量越来越大。XX年我国原煤产量为28亿吨，XX年原煤产量29.6亿吨，XX年原煤产量超过30.0亿吨，XX年原煤产量为35.2亿吨，预计XX年原煤产量将达到37.9亿吨。我国煤炭浅部资或赋存条件相对简单资源日益减少，煤矿相继进入深部开采期，随之而来就面临着厚硬顶板控制问题。厚硬顶板由于整体性好、强度高，难于冒落，如不及时采取强制处理，将形成采空区大面积悬顶。大面积悬顶一旦垮落，一方面
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由于岩层折断时产生的强烈动载荷会损坏或推倒大量工作面支架，从而顶板常沿煤壁切断造成工作面垮冒事故;另一方面，采空区积存的大量高浓度瓦斯气体，沿风巷、机巷涌出，造成瓦斯超限，并形成破坏力很强暴风，在风暴所经过之处，其强烈的冲击作用，摧毁结构。采工作面及其邻近巷道中的支架、风门和砖墙密闭，甚至使矿车翻倒，轨道弯曲，对井下人员及设备造成严重的危害。例如，潘一矿1402(3)(压架2套)、潘一矿1602(3)、潘三矿17110(3)(压架2套)等多个工作面压架和出水现象，造成重大经济损失。为此，淮南矿业集团XX年组织集团公司工程技术人员到山西等多个矿业集团考察，并邀请相关科研单位论证分析淮南矿区综采面压架机理，并决定联合有关科研单位开展“煤与瓦斯突出煤层综采工作面顶板深孔预裂爆破技术”研究。
1.3 课题研究目的
以往煤层强制放顶爆破采用的是常规炸药，炸药爆破过程的重要特性是炸药通过高速的化学反应,在装药孔壁上产生巨大的气体压力，使周围的介质破坏和破碎。但它存在着施工量大;炸药消耗大、污染井下空气，存在一定的危险性，稍微不慎可能会造成瓦斯爆炸、煤层坍塌等重大问题。压力注水弱化顶板法就是在工作面预先向顶板钻孔注压力水，利用水对岩体的压裂和软化作用，破坏顶板的完整性和降低顶板岩石强度，当工作面采过后，顶板可正常垮落，减小来压对工作面的威胁。压力注水法具有改变顶板力学特性，变难冒为易冒，实现长壁综合机械化采煤，提高资源回收率;同时可降低工作面粉尘
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含量，改善劳动环境;注水与回采作业平行，预先释放部分瓦斯等优点等优点。
1.4 国内外的研究动态、水平、存在问题
我国厚硬顶板控制的研究始于60年代，已有近50年历史，处于世界领先的地位，在生产实践中积累了丰富的经验。
靳钟铭、徐林生、钱鸣高等通过对厚硬顶板的研究，较全面地分析了厚硬顶板采场矿山压力及其显现规律、采场来压预测预报、厚硬顶板采场支架受力分析、厚硬顶板的处理方法等;
王开，康天合等对坚硬顶板控制放顶方式及合理悬顶长度进行了研究，提出了厚硬顶板合理的冒落步距计算方法;
靳钟铭[2]根据大同矿务局的现场试验结果，在总结其他人的研究成果的基础上，对顶板注水弱化的方法做了系统的阐述和分析。 陈荣华等[34][35]采用repa2d软件对注水软化厚硬顶板(关键层)做了数值模拟。模拟结果表明：随软化系数的减小和软化厚度的增加，上覆岩层初始冒落步距及来压显著减小：若厚硬岩层岩样本身能被注水软化，而实际采场由于地质构造及开采工艺的影响未必适宜单独采用注水软化法，可选用其他弱化厚岩层的方法，或注水软化法与其他弱化方法共同使用，从而有效控制采场矿山压力。
宁宇[36]等采用了有限元计算和模型试验对坚硬顶板注水工作面矿压显现特征进行研究。强调顶板注水后，顶板岩体发生塑化，改变了顶板岩层中的应力分布和顶板变形位移特征。顶板岩层中的拉、压力峰值转移到了采区上方的悬顶中，从而有利于顶板在采空区上方断
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