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急斜特厚煤层综放回采巷道稳定性控制研究

作　者: 郭建国
导　师: 范公勤
学　校: 西安科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 急斜煤层综放开采回采巷道稳定性控制
分类号: TD353
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

急斜特厚煤层赋存条件复杂,在综放开采过程中,巷道煤层与岩层稳定性控制对安全生产至关重要。本论文以乌鲁木齐矿区急倾斜特厚煤层综放开采巷道稳定性控制为研究背景,采用理论分析、相似模拟、数值模拟实验、现场监测与工程实践等综合方法及手段,对急倾斜特厚煤层回采巷道围岩稳定性控制技术进行了深入研究。基于现场工程地质与开采模式综合调查与分析,采用大型三维立体物理相似模拟实验,探索了回采巷道在掘进、开采、放顶煤及顶板大面积垮落四个阶段的围岩损伤与演化的声发射(AE)规律,揭示了巷道围岩从微观孕育、破裂、产生、演化直至宏观破坏、断裂失稳的特征及内在演化特征;采用三维有限差分计算程序(FLAC3D),对小红沟煤矿+618水平B1+2工作面回采巷道应力与位移特征进行计算与分析表明:开挖后,最大主应力在巷道周边形成很大的拉应力区,巷道顶部的上方有明显的压应力,两帮底角处应力集中程度较为明显,呈现出明显非对称特征。采用锚杆支护控制措施后,巷道周边岩体位移变形量减小,巷道附近的拉应力区已经明显缩小,应力集中区向巷道周边集中。环带的厚度变小,不连续,锚杆支护系统有效的控制了围岩的变形,约束了巷道围岩的位移量,对围岩稳定性的控制起到了显著的作用。优化确定了锚杆+金属网+H型钢带+锚索联合支护模式及参数,并采用松动圈和钻孔窥视装置进行了现场监测与验证。实践表明本方案满足现场安全生产需要。本研究对其他类似巷道岩层稳定性控制具有指导意义。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-16
  1.1 问题的提出  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-14
    1.2.1 锚杆支护技术发展现状  8-9
    1.2.2 巷道锚杆支护技术的发展趋势  9-11
    1.2.3 巷道锚杆支护研究现状  11-12
    1.2.4 急倾斜煤层相关研究现状  12-14
  1.3 研究的目标、内容与方法  14-16
2 急斜特厚煤层综放回采巷道围岩稳定性影响因素及分类  16-24
  2.1 急斜煤层回采巷道稳定性主要影响因素  16-22
    2.1.1 工程地质因素  16-20
    2.1.2 生产技术因素  20-22
  2.2 回采巷道稳定性分类  22-23
  2.3 本章小结  23-24
3 急斜特厚煤层综放回采巷道围岩变形三维立体实验  24-37
  3.1 相似模拟理论概述  24-25
  3.2 实验模型的构建  25-28
    3.2.1 研究对象及目的  25-26
    3.2.2 模型设计及相似条件的确定  26-28
    3.2.3 相似材料的确定  28
  3.3 加载系统与测试系统  28-30
  3.4 实验过程及结果分析  30-36
    3.4.1 实验过程  30-31
    3.4.2 巷道围岩位移特征分析  31-32
    3.4.3 围岩变形的声发射特征分析  32-34
    3.4.4 围岩破裂光学窥视分析  34-36
  3.5 本章小结  36-37
4 急斜特厚煤层综放回采巷道围岩应力与位移特征数值计算  37-46
  4.1 FLAC~(3D) 原理概述  37-41
  4.2 数值模型建立  41-42
  4.3 计算过程及分析  42-45
    4.3.1 模型开挖后未支护前状态  42-43
    4.3.2 巷道锚杆支护后状态  43-45
  4.4 本章小结  45-46
5 工程实践  46-65
  5.1 小红沟煤矿基本概况  46
  5.2 支护形式和参数的确定  46-50
  5.3 支护效果检测  50-64
    5.3.1 测试设备  50-52
    5.3.2 测点布置  52-53
    5.3.3 测试结果及分析  53-64
    5.3.4 综合分析  64
  5.4 本章小结  64-65
6 结论  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-70
附录  70

急斜特厚煤层综放回采巷道稳定性控制研究

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