上行开采采动破裂围岩巷道失稳及安全控制技术研究

发布时间：2017-08-13 02:20

  本文关键词：上行开采采动破裂围岩巷道失稳及安全控制技术研究

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【摘要】：近年来伴随经济的高速发展,煤炭作为我国主要能源,其消耗量不断增大,随之煤炭的开采量逐年增加,而随着我国大部分老矿区浅埋煤层的枯竭,矿井的开采深度逐年增加,采深的增大意味着地应力的增大,同时受矿井瓦斯制约的煤矿数量增加,煤炭开采条件趋于恶劣。为了适应日益复杂的矿井瓦斯问题,并且解决瓦斯突出煤层的开采问题,国内外普遍采用开采保护层的方法来解放被保护煤层。但采用上行开采的方法时,保护层顶板岩性必然会受到一定程度的影响,因此对上部原有巷道的留设支护问题提出较高要求。本文根据淮北朱仙庄矿Ⅱ 5采区下保护层开采的实际情况,研究下部工作面开采时,上部原有巷道的留设支护问题。在研究过程中采用理论分析、相似模拟和数值模拟的方法,分别从以下问题来研究上行开采过程中上部受采动影响的破裂围岩巷道失稳机理和安全支护措施：经理论分析,确定上覆巷道围岩失稳原因及具体过程,分析动压影响巷道围岩破坏机理及影响巷道稳定性因素,通过力学模型的建立,根据工程实际计算出下保护层开采的影响范围；采用实验室相似模拟实验,按比例建造模型进行模拟开挖,根据所设应力、位移测线所得数据及模型破坏现象,分析总结上行开采上覆岩层及巷道的变形破坏规律、应力场分布规律；使用FLAC~3D数值模拟软件,模拟10煤开挖过程,分析总结10煤开采过程中上部巷道围岩的变形破坏规律及应力分布规律；通过以上方法分析得出的巷道失稳破坏规律,针对性的提出采用巷道注浆、锚杆补强和架棚的联合支护方法,对巷道底板出现的底鼓采用胶囊管注浆技术进行加固支护,维护巷道的稳定性,保证巷道的安全留设与使用,为以后相邻矿区的相似开采条件提供参考。
【关键词】：上行开采 上部巷道 破裂围岩 巷道支护 相似模拟
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD353
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-22
• 1.1 课题来源及选题背景14-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.3 存在的问题18
• 1.4 论文研究的主要内容18-19
• 1.5 研究技术路线方法19-20
• 1.6 论和应用方面的意义20-22
• 2 采动巷道围岩失稳机理研究22-34
• 2.1 上覆巷道围岩失稳分析22-24
• 2.1.1 岩体中原岩应力22
• 2.1.2 岩体中的次生应力分布22-23
• 2.1.3 动压巷道失稳过程分析23-24
• 2.2 动压巷道围岩破坏机理24-29
• 2.3 采动影响巷道稳定性因素分析29-30
• 2.4 采动影响的时空关系30-31
• 2.5 本章小结31-34
• 3 上行开采采动巷道相似模拟实验研究34-56
• 3.1 Ⅱ 5采区地质概况34-38
• 3.1.1 基本地质条件34-35
• 3.1.2 煤层特性35-36
• 3.1.3 煤层顶底板特性36-38
• 3.2 相似模拟研究概述38-39
• 3.3 试验模型的建立39-43
• 3.3.1 模型材料配比39-41
• 3.3.2 模型制作41
• 3.3.3 模型测线设置41-42
• 3.3.4 实验测试装置42-43
• 3.4 模型开挖过程分析43-47
• 3.4.1 模型开挖分析43-47
• 3.5 采动覆岩变形破坏及应力分布规律47-54
• 3.5.1 采后上覆岩层应力分布规律47-49
• 3.5.2 采后上覆岩层及巷道位移分布规律49-53
• 3.5.3 采后覆岩运动时间变化规律53-54
• 3.6 本章小结54-56
• 4 上行开采上部巷道稳定性数值模拟研究56-68
• 4.1 数值模拟与模拟软件简介56
• 4.2 数值模拟模型的创建56-59
• 4.2.1 模型参数57-58
• 4.2.2 模型模拟过程58-59
• 4.3 Ⅱ1051 工作面上覆巷道采动力学特征分析59-63
• 4.3.1 Ⅱ 1051工作面上覆巷道采动应力分布特征研究59-62
• 4.3.2 工作面推进过程中巷道应力变化分析62-63
• 4.4 工作面推进中上覆巷道围岩破坏场特征分析63-66
• 4.5 本章小结66-68
• 5 巷道支护方案及支护效果研究68-78
• 5.1 巷道支护原则68
• 5.2 支护方案选择原则68-69
• 5.3 巷道支护方案分析69-70
• 5.3.1 巷道注浆加固技术69-70
• 5.3.2 U型钢支护技术70
• 5.4 巷道变形实测与分析70-73
• 5.5 巷道顶板及两帮加固方案设计73-75
• 5.5.1 巷道注浆加固设计73-74
• 5.5.2 巷道锚杆与架棚支护设计74-75
• 5.6 巷道底鼓治理方案75-77
• 5.6.1 巷道底板锚索支护75
• 5.6.2 巷道底板胶囊管帷幕注浆设计75-77
• 5.7 本章小结77-78
• 6 结论与展望78-80
• 6.1 主要结论78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 作者简介及读研期间主要科研成果85

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本文编号：664872