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含软弱夹层的倾斜岩层平巷围岩失稳机制及支护技术研究

作　者: 张明建
导　师: 郜进海；马永庆
学　校: 河南理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 软弱夹层 倾斜岩层 应力分布 裂隙演化
分类号: TD353
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 63次
引　用: 1次
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内容摘要


含软弱夹层的倾斜岩层软岩巷道支护是目前煤矿开采面临的难题之一,随着矿井开采深度的不断增加,这类巷道的支护变得更加困难。为此,本文以鹤壁煤电股份有限公司八矿3003岩中巷为研究对象,对含软弱夹层倾斜岩层水平巷道层位合理布置和支护问题进行了研究。论文采用实验室模拟试验与现场试验相结合的方法:首先通过岩石物理力学试验和岩体分类标准,确定了各岩层准岩体的力学参数;运用ansys、FLAC3D等有限元模拟软件,模拟了受不同侧压系数、不同埋藏深度影响时六种不同层位布置的典型巷道,分析了不同条件下各巷道围岩应力、位移和塑性区的变化规律;结合数值模拟结论,制作了两架相似模拟试验模型,分别研究了不同层位时无支护巷道和同一层位中不同支护方式下巷道围岩应力、位移和裂隙的演化规律。研究结果表明,在此类结构岩层中,巷道处于非对称受力状态,巷道布置在模型Ⅳ类围岩中并采用锚杆锚索非匀称加强支护为控制围岩变形最有效的方式。结合工程实际,在3003岩中巷进行了现场工业性试验,观测结果表明,巷道围岩变形得到较好的控制,达到了预期的目标。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
1 绪论  10-18
  1.1 课题的提出和意义  10-11
  1.2 国内外研究概况  11-16
    1.2.1 软岩巷道支护理论  11-13
    1.2.2 软岩巷道支护技术现状  13-16
    1.2.3 含软弱夹层倾斜岩层软岩巷道支护研究现状  16
  1.3 本文主要研究内容及研究方法  16-17
    1.3.1 本文主要研究内容  16-17
    1.3.2 研究方法  17
  1.4 研究技术路线  17-18
2 围岩物理力学参数测定及地质力学评估  18-26
  2.1 取样地点、方法及主要测定仪器  18-19
  2.2 围岩物理力学参数测定结果  19-20
  2.3 巷道围岩地质力学评价  20-25
    2.3.1 岩体地质力学分类（CSIR 分类）  20-22
    2.3.2 岩块参数统计  22-24
    2.3.3 准岩体强度参数计算  24-25
  2.4 本章小结  25-26
3 含软弱夹层复合倾斜岩层平巷围岩稳定性的数值模拟分析  26-78
  3.1 试验方案和模型的建立  26-31
    3.1.1 模拟目的  26-27
    3.1.2 实验方案  27-30
    3.1.3 数值模型的建立  30-31
  3.2 无支护时围岩应力、位移、塑性区计算结果分析  31-71
    3.2.1 无支护时围岩应力计算结果分析  31-44
    3.2.2 无支护时围岩位移计算结果分析  44-54
    3.2.3 无支护时围岩塑性区计算结果分析  54-67
    3.2.4 不同条件下巷道围岩位移和应力的线性回归  67-71
  3.3 倾斜复合岩层巷道控制对策分析  71-72
    3.3.1 倾斜复合岩层巷道围岩控制机理  71-72
    3.3.2 倾斜复合岩层巷道围岩控制技术途径  72
  3.4 支护时围岩应力、位移计算结果分析  72-75
    3.4.1 不同间排距锚杆均匀支护效果分析  73-74
    3.4.2 锚杆均匀支护与锚杆锚索非匀称加强支护效果分析  74-75
  3.5 本章小结  75-78
4 含软弱夹层复合倾斜岩层平巷围岩稳定性的相似模拟分析  78-108
  4.1 相似模拟试验设计  78-83
    4.1.1 相似条件和相似材料  78-79
    4.1.2 支护条件  79-80
    4.1.3 实验加载装置  80-81
    4.1.4 测试手段  81-82
    4.1.5 测点布置  82-83
  4.2 无支护巷道围岩变形破坏特征分析  83-94
    4.2.1 应力测试结果分析  83-86
    4.2.2 位移测试结果分析  86-90
    4.2.3 围岩裂隙演化特征分析  90-94
  4.3 支护巷道围岩变形破坏特征分析  94-107
    4.3.1 应力测试结果分析  94-99
    4.3.2 位移测试结果分析  99-102
    4.3.3 围岩裂隙演化特征分析  102-107
  4.4 本章小结  107-108
5 现场工业性试验  108-114
  5.1 试验巷道地质概况  108-109
  5.2 巷道支护设计  109
    5.2.1 锚杆锚索参数  109
    5.2.2 其他材料参数  109
  5.3 巷道围岩位移监测和支护效果分析  109-112
    5.3.1 测站和测点的布置  109-110
    5.3.2 巷道表面位移监测结果分析  110-112
    5.3.3 巷道顶板离层监测结果分析  112
  5.4 本章小结  112-114
6 结论与展望  114-116
参考文献  116-120
作者简历  120-122
学位论文数据集  122

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山压力与支护 > 矿井支护与设备 > 巷道支护
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