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回采巷道锚杆支护拱形布置实验研究

作　者: 赵晋泽
导　师: 崔景昆
学　校: 河北工程大学
专　业: 采矿工程
关键词: 回采巷道锚杆支护拱形布置相似模拟
分类号: TD353
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

煤矿生产最显著的特点就是地下作业,巷道作为煤矿井下生产的动脉,在煤矿巷道中回采巷道的长度占60%以上。保证回采巷道的畅通并使其处于完好状态对安全生产和提高煤矿经济效益具有重要意义。回采巷道主要服务于回采工作面,断面形状多为梯形和矩形,回采巷道的特点是受煤层开采影响很大,维护难度大,支护费用高。所以探索正确的巷道支护理论,选择合理支护方式与支护参数,是矿山领域的专家学者长期致力于解决的重大课题。本文主要就回采巷道在不同锚杆布置形式下巷道围岩的受力状态,破坏变形情况进行了研究。以锚杆支护的组合拱理论为指导,对巷道在锚杆支护条件下形成的承载体的力学性能进行实验研究。运用相似材料模拟对回采巷道在锚杆的常规布置和锚杆的拱形布置情况下,巷道围岩的变形破坏特征及围岩应力状态进行了对比研究,得出在锚杆拱形布置条件下,巷道围岩位移要小于巷道在锚杆常规布置条件下的位移,围岩受力状况也得到了一定改善。通过大型有限差分数值模拟软件FLAC3D对回采巷道在两种锚杆布置形式下的支护效果进行了三维数值模拟,对相似材料模拟得出的结论进行了很好的验证。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-17
  1.1 问题的提出  10-11
  1.2 国内外锚杆支护研究现状  11-16
    1.2.1 国外锚杆支护研究现状  11-13
    1.2.2 国内锚杆支护研究现状  13-14
    1.2.3 存在问题  14-16
  1.3 研究主要内容及方法路线  16-17
第2章回采巷道围岩控制与锚杆作用机理分析  17-23
  2.1 回采巷道围岩控制原理  17-18
    2.1.1 支护围岩相互作用原理  17
    2.1.2 回采巷道围岩控制途径  17-18
  2.2 锚杆支护理论  18-21
    2.2.1 悬吊理论  18-19
    2.2.2 组合梁理论  19-20
    2.2.3 组合拱理论  20
    2.2.4 最大水平应力理论  20-21
  2.3 回采巷道锚杆作用机理探讨  21-23
第3章回采巷道锚杆支护拱形布置相似模拟研究  23-42
  3.1 实验目的及原理  23-25
    3.1.1 实验目的  23
    3.1.2 实验原理  23-25
  3.2 相似模拟实验模型建立  25-32
    3.2.1 模型设计  25-27
    3.2.2 模型制作  27-30
    3.2.3 数据采集方案  30-32
  3.3 实验结果分析  32-40
    3.3.1 巷道围岩应力分析  32-35
    3.3.2 巷道围岩位移分析  35-40
  3.4 本章小结  40-42
第4章回采巷道锚杆支护拱形布置数值模拟研究  42-61
  4.1 数值模拟方法选取  42-43
  4.2 拉格朗日分析法简述  43-45
  4.3 FLAC_(3D)数值模拟软件  45-49
    4.3.1 FLAC_(3D)简介  45
    4.3.2 FLAC_(3D)基本方程的有限差分形式  45-46
    4.3.3 FLAC_(3D)本构模型  46-49
    4.3.4 FLAC_(3D)求解过程  49
  4.4 数值模拟模型建立  49-53
    4.4.1 参数选取  49-52
    4.4.2 锚杆模拟  52-53
  4.5 模拟结果分析  53-60
    4.5.1 应力分析  53-58
    4.5.2 围岩位移分析  58-60
  4.6 本章小结  60-61
结论  61-63
  主要结论  61
  存在问题及展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
作者简介  67-68
攻读硕士学位期间发表论文和科研成果  68-69
  已发表论文  68
  参加导师科研课题  68-69

回采巷道锚杆支护拱形布置实验研究

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