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羊场湾煤矿大断面软岩巷道支护研究

作　者: 马金明
导　师: 伍永平；李玉民
学　校: 西安科技大学
专　业: 矿业工程
关键词: 复杂条件羊场湾煤矿大断面软岩巷道监测与探测支护控制
分类号: TD353
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 236次
引　用: 5次
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内容摘要

复杂条件下大断面软岩巷道支护技术是目前在矿井建设与安全开采所面临的难题之一。宁东矿区含煤面积约3500km2,煤炭储量约300亿t,占全区资源储量的87%,是国家批准建设的13个亿吨级大型煤炭基地之一。宁东矿区地质环境复杂,羊场湾煤矿是宁东矿区首开的现代化特大型矿井,其工作面开采技术条件十分复杂,岩体节理与裂隙发育,大采高开采条件下煤巷断面大,最大达21m2,煤岩体松软破碎。在采动影响下,大断面软岩巷道片帮与大面积冒顶现象频发,严重制约矿井安全与高效生产。本论文以羊场湾煤矿复杂条件下大断面巷道支护控制为研究目标,在综合分析煤层区域赋存条件、现场工程地质特征、大断面巷道破坏及失稳特征以及支护模式基础上,采用室内测试方法,获得了羊场湾煤矿煤岩物理力学性态参数和强度指标;基于物理相似模拟和数值计算,分析了复杂条件下大断面巷道变形局部化特征;应用现场钻孔窥视、松动圈和声发射等监测或测试手段,对大断面巷道围岩松动范围和破裂程度进行了系统分析;根据巷道表面变形、锚杆(索)力学性态测试和超前支承压力分布规律监测结果,综合分析并揭示出了复杂条件下大断面软岩巷道局部变形与失稳规律;优化确定了大断面软岩巷道支护模式,并成功进行了现场应用,确保了复杂条件下大断面软岩巷道稳定和的安全运营。本研究对宁东矿区大断面软岩巷道支护具有指导作用,对同类条件矿井的围岩稳定性控制提供了值得借鉴的佐证。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-16
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 研究的意义  8-10
  1.3 国内外研究的现状  10-14
    1.3.1 复杂条件下巷道变形研究现状  10-11
    1.3.2 软岩巷道围岩控制及支护理论研究现状  11-14
  1.4 研究的内容、方法和技术路线  14-16
    1.4.1 研究内容方法  14-15
    1.4.2 研究方法  15
    1.4.3 技术路线  15-16
2 现场工程地质综合调查与分析  16-27
  2.1 羊场湾煤矿概况  16-18
  2.2 矿井区域综合地质特征  18-21
    2.2.1 矿井区域地质构造  18-19
    2.2.2 区域煤系地层特征  19-20
    2.2.3 区域煤层概况  20
    2.2.4 主采煤层顶-底板岩性特征  20-21
  2.3 羊场湾煤矿大断面巷道特征调查与分析  21-26
    2.3.1 巷道围岩特征  21
    2.3.2 巷道断面特征  21-22
    2.3.3 巷道失稳调查  22-24
    2.3.4 巷道失稳原因与失稳机理  24-25
    2.3.5 巷道内外承载结构  25-26
  2.4 本章小结  26-27
3 大断面软岩巷道变形特征  27-35
  3.1 岩石力学实验  27-28
    3.1.1 实验概述  27
    3.1.2 实验过程与结果  27-28
  3.2 相似模拟实验  28-31
    3.2.1 实验原理  28-29
    3.2.2 实验过程与结果  29-31
  3.3 三维数值计算  31-34
    3.3.1 FLAC~(3D) 简介  32
    3.3.2 模拟的过程与结果  32-34
  3.4 本章小结  34-35
4 大断面软岩巷道超前探测与综合监测  35-49
  4.1 超前地质探测  35-42
    4.1.1 软岩巷道围岩松动圈监测  35-39
    4.1.2 基于声发射的巷道稳定性监测预报  39-42
  4.2 巷道综合监测  42-48
    4.2.1 监测巷道现状  42-43
    4.2.2 回风巷监测  43-45
    4.2.3 上运巷监测  45-48
  4.3 本章小结  48-49
5 大断面软岩巷道失稳控制实践  49-55
  5.1 支护控制应用  49-53
    5.1.1 Y110206 上运巷支护  49-50
    5.1.2 Y110206 回风巷支护  50-51
    5.1.3 工作面开切眼支护  51-52
    5.1.4 大断面软岩巷道冒顶处理  52-53
  5.2 应用效果  53-54
  5.3 本章小结  54-55
6 结论  55-57
  6.1 结论  55-56
  6.2 建议  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-60

羊场湾煤矿大断面软岩巷道支护研究

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