电软岩巷道变形破坏特征及让压锚杆支护技术的研究

发布时间：2019-07-27 14:29

【摘要】：随着我国煤矿已由浅部开采逐步转向深部开采，许多地质条件复杂的煤矿开采深度已过千米，岩层条件也已由硬岩向软岩过渡，相比于硬岩巷道，软岩巷道围岩变形不规律、影响条件复杂。因此对软岩巷道变形破坏机理的研究成为急需解决的问题。 本文基于软岩巷道支护理论，结合石圪台煤矿71202-1辅助运输巷围岩参数及支护现状，运用FLAC3D数值模拟软件进行围岩变形模拟分析及支护效果对比，对软岩巷道变形破坏特征与让压支护技术进行了深入的研究，将研究结果运用至实验巷道进行支护工程改进，取得了明显的效果，确保了矿井安全生产。本文主要研究成果如下： （1）分析高应力软岩巷道变形国内外研究现状，以及大量石圪台煤矿现场工程资料，总结得出软岩的力学和工程特性、分类及软岩巷道变形特征：变形时间长、形变量大、变形速率快等特点。 （2）选取石圪台煤矿71202-1辅助运输巷为实验分析巷道，将实际调研巷道尺寸、岩石特性、矿压等数据，运用FLAC3D模拟软件进行数值模拟分析，分析巷道顶底板及两帮受力、变形情况以及塑性区形成原因，根据模拟结果发现巷道围岩受到原始围岩垂直方向应力作用，导致顶底板首先变形发生塑性破坏，进而影响肩部和脚部发生剪性破坏，应力随后扩散至两帮部，结合深部岩体水平应力作用共同造成帮部的破坏，模拟结果与现场实际勘察结果基本一致，从而对该类型软岩巷道变形破坏的问题解决提供了很好的理论依据。 （3）基于71202-1辅助运输巷原有传统刚性锚杆支护系统出现的支护失效的问题，决定选取让压锚杆来对传统刚性锚杆进行改造。主要介绍让压锚杆的让压原理，以及对让压锚杆的让压构件和辅助构件进行实验研究，选取让压管作为让压锚杆的让压构件，选取120NM的阻尼螺母和“三明治”垫圈作为让压锚杆辅助构件。 （4）运用FLAC3D软件对比分析原有支护形式与新型让压支护形式在实验巷道的支护效果，可以看出变形量明显的缩小以及变形速率随时间的增加而明显放缓。在让压锚杆支护的前提下，，运用FLAC3D软件进行锚杆参数的选取，比较锚杆间排距、预紧力，长度等不同条件下，选取最佳锚杆参数，使得让压支护系统达到最佳耦合点，确保井下的安全生产。 （5）针对石圪台煤矿71202-1辅助运输巷出现的大面积顶板破碎、锚杆断裂等 问题，将数值模拟结果应用至实际巷道中，进行支护工程的改造并监测支护效果。对比改造前后各60天的效果可以看出和计算机模拟效果基本一致，巷道顶板及两帮变形速率随时间的增加而逐渐变缓，变形量也得到了有效的控制，确保作业安全产的高效进行。
【图文】：

研究技术路线图

内蒙古科技大学硕士学位论文变形破坏特征围岩变形破坏特征2-1 辅助运输巷在开采过程中，由于受到以垂直应力为主要作用力坏主要特征为：顶板下沉，顶板肩部出现小规模破碎。如图 3.1 所示，由于地应直应力作用，顶板出现塌陷现象，通过下沉形变量监测，下沉由巷顶板肩部，造成肩部剪力作用破碎。
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD353

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 连传杰;徐卫亚;王志华;;一种新型让压管锚杆的变形特性及其支护作用机理分析[J];防灾减灾工程学报;2008年02期

本文编号：2520071