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“三软”煤层回采巷道钻孔卸压控制围岩变形研究

作　者: 李树彬
导　师: 勾攀峰
学　校: 河南理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 软岩巷道 弹塑性 扩容 应变软化 钻孔卸压
分类号: TD353
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 150次
引　用: 1次
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内容摘要


随着我国煤矿开采深度的增加以及开采条件的日趋复杂,许多矿区相继都出现了用传统的支护方法难以控制的软岩巷道,探索软岩巷道合理的支护形式及支护参数成为一个急需解决的问题。本文根据国内外软岩巷道研究现状以及永华一矿的地质条件,针对传统支护方式无法解决“三软”煤层支护的问题,提出了利用钻孔卸压来控制围岩变形,即在巷道架设U型棚后,在棚之间打卸压钻孔,通过卸压钻孔来吸收巷道的围岩变形和降低围岩的应力;运用弹塑性理论对巷道围岩由于扩容及应变软化而产生的体积变化进行分析,从而为钻孔卸压参数的确定提供依据;采用FLAC3D数值模拟软件分析了钻孔卸压对巷道围岩变形及应力转移的作用,实施钻孔卸压后,巷道围岩的变形量减小,围岩应力峰值向深部转移,巷道处于应力降低区,同时分析了钻孔直径、钻孔长度与钻孔排距对卸压效果的影响,当钻孔长度越长、直径越大、排距越小时,钻孔卸压效果越好,更有利于巷道的稳定;最后在永华一矿进行了现场工业试验,试验表明:钻孔卸压与U型钢联合支护方案有效地控制了巷道的剧烈变形和持续蠕变,支护方案简单、易行,满足了现场生产的要求。

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 软岩支护理论发展现状  10-13
    1.1.1 国外研究现状  10-11
    1.1.2 国内研究现状  11-13
  1.2 软岩巷道支护技术研究现状  13-16
  1.3 问题的提出  16-17
  1.4 研究内容与研究方法  17-18
2 软岩巷道围岩支护特点分析  18-26
  2.1 软岩巷道的变形特征  18
  2.2 软岩巷道的破坏形式  18-19
  2.3 软岩巷道破坏原因分析  19-20
  2.4 永华一矿回采巷道围岩破坏特征分析  20-24
    2.4.1 巷道生产地质条件分析  20
    2.4.2 巷道变形破坏特征分析  20-21
    2.4.3 原有支护参数及观测数据分析  21-24
  2.5 钻孔卸压控制围岩变形技术的提出  24
  2.6 本章小结  24-26
3 软岩巷道围岩扩容—应变软化变形分析  26-40
  3.1 巷道软化模型的确定  28-29
  3.2 软岩巷道力学模型建立的基本条件  29-32
    3.2.1 软岩巷道力学模型的建立  29-30
    3.2.2 本构关系及屈服准则  30-32
    3.2.3 基本方程  32
  3.3 考虑岩石的扩容及应变软化的巷道围岩分析  32-36
    3.3.1 弹性区  32-33
    3.3.2 应变软化区  33-34
    3.3.3 残余变形区  34-35
    3.3.4 应变软化区和残余变形区半径  35
    3.3.5 解答的讨论  35-36
  3.4 体积变化分析  36-37
  3.5 钻孔卸压参数设计分析  37-38
  3.6 本章小结  38-40
4 钻孔卸压的数值模拟研究  40-58
  4.1 数值分析方法与模拟软件介绍  40-43
    4.1.1 数值分析方法简介  40
    4.1.2 数值模拟软件简介  40-43
  4.2 模型的建立  43-47
    4.2.1 工程地质概况  43
    4.2.2 模型的确定  43-44
    4.2.3 边界条件  44-45
    4.2.4 岩体参数的确定  45-46
    4.2.5 试验方案  46
    4.2.6 监测线布置  46-47
  4.3 试验结果及分析  47-55
    4.3.1 卸压前后结果比较  47-49
    4.3.2 不同卸压方案结果比较  49-55
  4.4 本章小结  55-58
5 工程实例  58-76
  5.1 试验巷道生产地质条件  58
  5.2 钻孔卸压方案  58-59
  5.3 现场监测内容及方法  59-62
    5.3.1 巷道围岩变形监测  59-60
    5.3.2 卸压孔变形监测  60-62
  5.4 试验结果及分析  62-75
    5.4.1 巷道表面位移观测结果  62-69
    5.4.2 卸压孔孔径变形观测结果  69-73
    5.4.3 卸压孔体积变化观测结果  73-75
  5.5 本章小结  75-76
6 结论及展望  76-78
  6.1 主要结论  76-77
  6.2 研究展望  77-78
参考文献  78-81
作者简历  81-82
学位论文数据集  82

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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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