龙马煤业3305工作面运输巷沿空掘巷围岩稳定性分析及控制技术研究及支护技术研究

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本文以龙马煤业3305工作面运输巷留窄煤柱沿空掘巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟和工业性试验相结合的研究方法,分析了窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性的影响因素,尤其是地质因素的影响,并在相关研究的基础上,模拟分析了不同支护参数对巷道围岩稳定性的影响,确定最优支护方案并在现场进行了工业性试验。通过研究得到以下结论:在一定范围内随着煤层倾角的增加,沿空掘巷围岩变形量越来越大,围岩稳定性越来越差,且围岩变形呈现非对称性破坏机制;采空区与沿空掘巷的相对位置也对会围岩稳定性产生一定的影响,采空区水平标高低于巷道水平时沿空掘巷围岩稳定性相对较差,巷道变形量随煤层倾角增大而增大的趋势明显;当采空区水平标高高于巷道水平时围岩变形量相对较小,且围岩变形并不简单地随煤层倾角的增加而单调增加或减小;在煤柱宽度一定的前提下,煤层厚度的增加导致采空区的影响范围增加,侧向支承压力峰值向沿空掘巷及深部围岩转移,从而使围岩变形呈现先增加后减小的趋势;随埋藏深度的增加,沿空掘巷围岩变形量逐渐增大,当煤层埋藏深度增加到480m以上时,窄煤柱沿空掘巷围岩变形量急剧增加,围岩稳定性破坏严重,且仍以顶板下沉和煤柱侧巷帮变形为主。
致谢第4-5页
摘要第5-6页
Abstract第6页
1 绪论第10-20页
    1.1 选题依据第10-11页
    1.2 沿空掘巷技术研究现状第11-17页
        1.2.1 沿空掘巷的分类第11-12页
        1.2.2 合理煤柱宽度研究现状第12-13页
        1.2.3 沿空掘巷围岩稳定性的研究现状第13-15页
        1.2.4 围岩控制与支护技术研究现状第15-17页
    1.3 存在的问题第17-18页
    1.4 研究内容与技术路线第18-20页
        1.4.1 主要研究内容第18页
        1.4.2 技术路线第18-20页
2 沿空掘巷围岩稳定性理论分析第20-36页
    2.1 概述第20-21页
    2.2 煤柱两区约束理论第21-22页
    2.3 沿空掘巷围岩大、小结构理论第22-28页
        2.3.1 大、小结构的稳定性分析第23-24页
        2.3.2 极限平衡区宽度计算第24-28页
        2.3.3 合理煤柱宽度的经验公式第28页
    2.4 极限平衡区宽度的修正计算第28-31页
    2.5 围岩稳定性的影响因素分析第31-35页
        2.5.1 围岩稳定性理论的对比分析第31-32页
        2.5.2 稳定性影响因素分析第32-35页
    2.6 小结第35-36页
3 地质因素对沿空掘巷围岩稳定性影响研究第36-62页
    3.1 概述第36-38页
        3.1.1 FLAC3D简介第36-37页
        3.1.2 Tecplot简介第37页
        3.1.3 模拟条件及力学参数的选择第37-38页
    3.2 煤层倾角对围岩稳定性的影响分析第38-49页
        3.2.1 模拟方案及模型的建立第38-39页
        3.2.2 第一种位置关系时倾角对围岩变形影响分析第39-43页
        3.2.3 第二种位置关系时倾角对围岩变形影响分析第43-47页
        3.2.4 水平应力对围岩变形影响分析第47-49页
        3.2.5 煤层倾角影响分析小结第49页
    3.3 煤厚对窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性的影响第49-57页
        3.3.1 模拟方案及模型的建立第49-50页
        3.3.2 煤厚对巷道表面位移量影响分析第50-53页
        3.3.3 煤厚对上覆岩层应力峰值位置影响分析第53-54页
        3.3.4 煤厚对煤柱变形量影响分析第54-55页
        3.3.5 煤厚对围岩水平应力影响的分析第55-56页
        3.3.6 煤厚影响分析小结第56-57页
    3.4 埋深对窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性的影响第57-60页
        3.4.1 模拟方案的确定第57-58页
        3.4.2 埋深对巷道围岩变形量影响分析第58-60页
        3.4.3 埋深影响分析小结第60页
    3.5 本章小结第60-62页
4 巷道支护方案的对比与确定第62-68页
    4.1 概述第62页
    4.2 不同支护方案的提出第62-63页
    4.3 不同支护方案的对比分析第63-67页
        4.3.1 位移量的对比分析第64-66页
        4.3.2 锚杆受力方向分析第66-67页
    4.4 支护方案的确定第67页
    4.5 本章小结第67-68页
5 现场工业性试验第68-88页
    5.1 工程概况第68-73页
        5.1.1 矿井概况第68页
        5.1.2 3305工作面概况第68-70页
        5.1.3 围岩地质条件分析第70-73页
    5.2 试验巷道支护形式及参数设计第73-76页
        5.2.1 锚杆支护参数确定第73-74页
        5.2.2 锚索支护参数确定第74-76页
        5.2.3 辅助材料的确定第76页
    5.3 支护效果分析第76-86页
        5.3.1 表面位移监测第76-77页
        5.3.2 顶板离层情况监测第77-78页
        5.3.3 掘进期间表面位移量监测分析第78-80页
        5.3.4 掘进期间顶板离层仪监测分析第80-82页
        5.3.5 回采期间巷道变形速率分析第82-85页
        5.3.6 支护效果分析第85-86页
    5.4 本章小结第86-88页
6 结论与展望第88-90页
    6.1 主要结论第88-89页
    6.2 展望第89-90页
参考文献第90-94页
作者简介第94-95页
学位论文数据集第95页
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