煤矿突水后巷道围岩稳定性分析及支护设计研究

发布时间：2020-10-16 17:41

　　 煤矿发生水灾后,导致巷道破坏失稳的现象屡见不鲜。受水灾害影响后巷道围岩强度降低稳定性变差,物理力学参数弱化,然而现有对突水后巷道破坏形式、围岩受力认识不全面,理论依据不足,导致治理修复方法不合理,达不到预期治理效果。为了恢复生产需要再次进行巷道维修加固,浪费更多人力、物力,也给井下作业人员安全生产带来隐患。针对这些问题本文展开对突水后巷道围岩的稳定性及安全评价和灾后巷道的修复进行研究,主要研究结论如下:(1)总结现有水害事故后防治现状和预防控制基本措施,了解灾害后矿井恢复生产的安全方案措施及治理效果情况。突水后岩石刚度、弹性、残余强度都变小,得到岩石在水作用下强度和变形特征曲线,根据实际突水后巷道顶板岩性变化、巷道破坏形式,选择合理、安全支护方式和材料,为后期巷道支护补强与加固提供指导。(2)对突水后巷道建立力学模型并进行计算分析,将原有巷道支护作用和水害影响围岩作用等效为粘聚力和内摩擦角的变化,水作用导致围岩物理力学参数降低,随着水压力Pw变化,围岩塑性区半径Rp也随着变化,水压增大塑性区范围也逐渐变大,最后导致巷道失稳与破坏。随着围岩塑性区半径发生变化,巷道洞壁位移逐渐变大,洞壁位移与巷道所承受的水压力成正比例关系。突水后巷道支护补强与加固能够保证井下人员在恢复生产安全,实际方案要根据现场具体情况而定,选择出合理、有效、安全的巷道修复支护方案与加固参数。(3)通过分析突水后巷道围岩塑性区的变化,进行巷道进行锚(杆)索补强支护或加固设计,分析支护效果合理性,验算补强支护后强度,结果表明新支护设计能够保证巷道变形,满足安全生产要求,而巷道围岩注浆加固具体参数应该根据工程实际情况合理制定。论文研究突水后巷道围岩变形及破坏方式、围岩应力、位移变化规律等,为后期巷道支护设计、加固、安全性评价提供理论指导,指导矿井灾后恢复生产提出相应合理、安全预防控制措施。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD745;TD353
【部分图文】：

技术路线图

图 2.4 水影响后的巷道围岩物理力学参数变化曲线（3）泡水后岩石强度参数减小，随着含水量增加，弱化系数逐渐增大，表明岩石水的作用影响较大。（4）随着岩石饱和度增加，岩石滞回曲线形状和弹性模量发生变化，变形也相应大。同时，随着岩石饱和度增加，应力-应变滞回曲线的有越来越明显的变化趋势。石试验获得岩石特征表明了刚度、弹性和残余强度都变小，塑性变大，对于指导矿井水灾害后矿井恢复、指导生产等过程，保证巷道安全及地表建筑物安全具有重要意义。.3.2 突水后的巷道破坏形式分析根据现有研究对巷道变形和破坏进行分析研究，由于围岩变形和破坏复杂性，总结纳已有研究针对煤矿矩形巷道进行变形破坏分析，得出常见的两种破坏形式，拉裂破和剪切破坏，以此来分析突水后巷道围岩变形破坏形式。（1）巷道两帮被拉裂破坏在水平层状岩体中所挖的巷道，根据工程经验得出其主要破坏形式是两帮拉裂破。当煤矿突水后，因为水的影响作用，导致巷道的两帮受到较高的垂直地应力和水平

pnpppwppPRcPccRRRRPcRREu000312cotcotcotcot1 壁位移的式： ruRurp 3析数进行算例分析，同时，分析相关参数的影响规律c=1.8MPa，φ=31°，初始地应力为 P0=4.5MPa，μ .61。塑性区半径pR 的关系图：
【参考文献】

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本文编号：2843565