强烈动压影响巷道矿压显现特征及围岩控制技术研究
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强烈动压影响巷道矿压显现特征及围岩控制技术一直是煤矿开采面临的难题之一。本文以段王煤矿090606皮带巷掘进为研究背景,通过理论分析、数值模拟研究和现场实测等研究手段,重点对巷道掘进到邻近工作面附近时,巷道围岩的应力分布演化规律、巷道围岩位移的演化规律及合理的巷道支护方式进行了研究。首先在分析动压影响巷道围岩应力分布规律的基础上对090606皮带巷邻近的090604工作面的超前支承压力及090604工作面后方采空区侧向支承压力的分布进行了研究;其次,对动压影响巷道围岩的破坏机理及围岩控制技术进行了分析,得出:动压影响巷道围岩的破坏失稳主要发生在巷道围岩软弱结构部位(围岩弱结构体),并对弱结构体内部的弱结构体与相邻的岩层相互作用关系进行了阐述;最后采用数值模拟的方法,对受到强烈动压影响的巷道掘进到邻近工作面附近时围岩的应力演化规律、位移演化规律、及锚杆支护下的锚杆受力和巷道围岩的变形情况进行了分析研究。现场工业试验结果表明,对受动压强烈影响的段王矿090606皮带巷的支护方式是合理有效的,能够满足090606工作面的需要,保证工作面的正常接替。
摘要 | 第5-6页 |
Abstract | 第6页 |
1 绪论 | 第13-21页 |
1.1 论文研究目的及意义 | 第13-14页 |
1.2 国内外研究现状 | 第14-18页 |
1.2.1 国内外动压巷道围岩变形机理研究 | 第14-16页 |
1.2.2 国内外动压巷道围岩变形控制研究 | 第16-18页 |
1.3 主要研究内容 | 第18-20页 |
1.3.1 主要研究内容 | 第18-19页 |
1.3.2 主要研究方法 | 第19-20页 |
1.4 技术路线 | 第20-21页 |
2 动压巷道围岩应力分布规律及底鼓力学机理分析 | 第21-42页 |
2.1 动压巷道围岩受力特征分析 | 第21-35页 |
2.1.1 沿空掘巷阶段 | 第21-22页 |
2.1.2 采动强烈影响阶段 | 第22-25页 |
2.1.3 在实体煤中掘进阶段 | 第25-28页 |
2.1.4 工作面超前支承压力分布 | 第28-31页 |
2.1.5 采空区侧向支承压力分布 | 第31-35页 |
2.2 动压巷道围岩结构特征分析 | 第35-38页 |
2.2.1 关键块B力学模型 | 第35-36页 |
2.2.2 关键块B的结构参数 | 第36-38页 |
2.3 动压巷道底鼓力学分析 | 第38-41页 |
2.3.1 动压巷道底板力学模型 | 第38-39页 |
2.3.2 底板岩层的力学分析 | 第39-41页 |
2.4 本章小结 | 第41-42页 |
3 动压巷道围岩变形破坏机理及控制技术研究 | 第42-52页 |
3.1 动压巷道围岩破坏特征 | 第42-43页 |
3.2 静压作用下的围岩失稳机理分析 | 第43页 |
3.3 动压作用下巷道围岩失稳机理分析 | 第43-48页 |
3.3.1 巷道护巷煤柱失稳机理分析 | 第44-45页 |
3.3.2 煤柱工作状态分析 | 第45-46页 |
3.3.3 顶板失稳分析 | 第46-47页 |
3.3.4 结构面失稳机理分析 | 第47-48页 |
3.4 动压巷道围岩控制机理与支护技术研究 | 第48-51页 |
3.4.1 动压巷道围岩控制机理 | 第49-50页 |
3.4.2 动压巷道围岩支护技术 | 第50-51页 |
3.5 本章小结 | 第51-52页 |
4 动压巷道围岩稳定性数值模拟研究 | 第52-77页 |
4.1 FLAC3D软件简介 | 第52-53页 |
4.2 数值模拟模型建立 | 第53-57页 |
4.2.1 工程地质条件 | 第53页 |
4.2.2 几何模型设计原则 | 第53-54页 |
4.2.3 本构模型及岩层参数确定 | 第54-55页 |
4.2.4 模型的确定 | 第55-57页 |
4.3 动压巷道数值模拟结果分析 | 第57-67页 |
4.3.1 动压巷道围岩应力演化过程 | 第57-62页 |
4.3.2 动压巷道围岩位移演化过程 | 第62-66页 |
4.3.3 塑性区变化规律 | 第66-67页 |
4.4 巷道锚杆支护数值模拟研究 | 第67-76页 |
4.4.1 巷道垂直位移变化分析 | 第69-72页 |
4.4.2 巷道水平位移变化分析 | 第72-74页 |
4.4.3 锚杆受力分析 | 第74-75页 |
4.4.4 支护与未支护下巷道围岩变形量分析 | 第75-76页 |
4.5 本章小结 | 第76-77页 |
5 动压巷道支护设计及现场工业试验 | 第77-89页 |
5.1 工作面概况 | 第77-78页 |
5.1.1 工作面位置 | 第77页 |
5.1.2 地层特征 | 第77页 |
5.1.3 地质构造 | 第77页 |
5.1.4 工作面开采技术条件 | 第77-78页 |
5.1.5 采煤方式 | 第78页 |
5.2 支护设计 | 第78-83页 |
5.2.1 现场方案设计 | 第78页 |
5.2.2 锚杆支护设计计算 | 第78-80页 |
5.2.3 联合支护参数选择 | 第80-82页 |
5.2.4 支护施工工艺 | 第82页 |
5.2.5 安全措施 | 第82-83页 |
5.3 观测与分析 | 第83-88页 |
5.3.1 监测目的及内容 | 第83-84页 |
5.3.2 监测结果 | 第84-87页 |
5.3.3 测结果分析 | 第87-88页 |
5.4 本章小结 | 第88-89页 |
6 结论和展望 | 第89-91页 |
6.1 结论 | 第89页 |
6.2 展望 | 第89-91页 |
参考文献 | 第91-95页 |
致谢 | 第95-96页 |
作者简介及读研期间主要科研成果 | 第96页 |
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