深部承压水上底抽巷围岩破坏规律及合理位置
发布时间：2023-02-25 21:10
随着我国中东部煤炭资源逐步转向深部开采,中东部煤矿面临的矿山灾害威胁越来越严重,且很多地区矿井并不是面临单一灾害威胁,赵固二矿就长期受到瓦斯突出、底板突水等灾害影响。为了防止煤与瓦斯突出事故的发生,赵固二矿制定的区域瓦斯治理方法为施工底板岩巷穿层抽采上层煤瓦斯;而焦作矿区是公认的大水矿区,赵固二矿作为焦作矿区的典型矿井也不例外,底抽巷在开掘后始终面临着严峻的底板突水挑战;同时,底抽巷在掘进后就发生了顶板下沉、两帮收敛、支护体失稳等破坏现象,其围岩稳定性控制也成为了矿井安全生产的制约因素。因此在大埋深、下伏承压含水层、采动应力影响下的赵固二矿底抽巷安全问题就成为了亟待解决的对象。因此,以深部承压水上开掘的赵固二矿底抽巷工程为背景,采用现场调研、矿压观测、实验室实验等方法分析了底抽巷工程所面临的具体问题;通过理论分析及数值模拟得出了底抽巷在水平应力为主导的构造应力场和下伏承压含水层影响下的巷道围岩破坏规律及其在特定条件下的“蝶形突水”机理;采用数值模拟手段得到了采动影响下的底板应力分布特征及其应力比值分布规律和双向应力比值的演化规律;并以此为基础,使用数值模拟分析研究了底抽巷处于工作面下方...
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 问题的提出
1.2 国内外研究现状
1.2.1 深部巷道围岩应力分布特征研究现状
1.2.2 深部巷道围岩变形破坏规律研究现状
1.2.3 深部巷道围岩控制理论与技术研究现状
1.2.4 底板突水机理研究现状
1.3 论文研究内容与研究方法
1.3.1 主要研究内容与研究方法
1.3.2 技术路线
2 深部承压水上底抽巷工程特征
2.1 工程概况
2.2 赵固地区地应力特征
2.3 二1煤层底板岩石力学测试
2.4 二1煤层岩体力学参数的确定
2.5 底抽巷掘围岩变形特征
2.5.1 底抽巷围岩变形规律监测
2.5.2 底抽巷围岩钻孔窥视
2.5.3 底抽巷围岩变形特征
2.6 底抽巷防治水措施及突水危险性
2.7 本章小结
3 承压水上底抽巷围岩破坏规律及“蝶形突水”机理
3.1 深部承压水上底抽巷围岩应力场特征
3.1.1 深部原岩应力场特征
3.1.2 承压水的作用原理
3.2 水压影响下巷道围岩塑性区边界方程
3.2.1 承压水上巷道围岩应力状态分析
3.2.2 承压水上巷道围岩塑性边界方程
3.3 水压影响下巷道塑性区特征
3.3.1 巷道围岩塑性区形态特征
3.3.2 巷道围岩塑性区形态判定
3.3.3 巷道围岩塑性区RPP曲线特征
3.3.4 不同水压对巷道围岩塑性区的影响
3.4 巷道“蝶形”突水机理
3.4.1 底抽巷突水危险性分析
3.4.2 底抽巷围岩破坏数值模拟分析
3.4.3 底抽巷“蝶形突水”机理
3.5 本章小结
4 采动影响下底板应力及其比值分布规律
4.1 采空区压实力学机制
4.1.1 工作面采动应力场特征
4.1.2 采场覆岩扰动范围
4.1.3 采空区内垮落岩体压实特性
4.1.4 采空区内应力恢复的数值模拟方法
4.2 工作面底板应力分布规律
4.2.1 模拟方案的确定
4.2.2 底抽巷纵向层位的选择
4.2.3 工作面回采后底板应力分布规律
4.2.4 底板双向应力比值分布规律
4.2.5 底板下方不同深度双向应力比值规律
4.3 双向应力比值演化及最差比值分布规律
4.4 本章小结
5 采动影响下底抽巷围岩破坏规律及合理位置
5.1 煤柱宽度的选择
5.2 采动影响下底抽巷围岩破坏规律
5.2.1 数值模拟方案的确定
5.2.2 单一工作面采动影响下底抽巷围岩破坏规律
5.2.3 两工作面采动影响下底抽巷围岩破坏规律
5.3 采动影响下底板突水危险性分析
5.4 底抽巷合理位置选择
5.4.1 应力环境对底抽巷位置选择的影响
5.4.2 影响底抽巷位置选择的其它因素
5.5 本章小结
6 底抽巷支护方案优化及工程建议
6.1 赵固二矿底抽巷支护方案优化
6.1.1 深部条件下支护阻力对巷道围岩塑性区的影响
6.1.2 深部条件下底抽巷围岩控制思路
6.1.3 底抽巷优化支护方案
6.2 底抽巷支护效果
6.2.1 深基点位移监测
6.2.2 巷道表面位移观测
6.2.3 底抽巷支护原则
6.3 底抽巷工程建议
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3749203
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 问题的提出
1.2 国内外研究现状
1.2.1 深部巷道围岩应力分布特征研究现状
1.2.2 深部巷道围岩变形破坏规律研究现状
1.2.3 深部巷道围岩控制理论与技术研究现状
1.2.4 底板突水机理研究现状
1.3 论文研究内容与研究方法
1.3.1 主要研究内容与研究方法
1.3.2 技术路线
2 深部承压水上底抽巷工程特征
2.1 工程概况
2.2 赵固地区地应力特征
2.3 二1煤层底板岩石力学测试
2.4 二1煤层岩体力学参数的确定
2.5 底抽巷掘围岩变形特征
2.5.1 底抽巷围岩变形规律监测
2.5.2 底抽巷围岩钻孔窥视
2.5.3 底抽巷围岩变形特征
2.6 底抽巷防治水措施及突水危险性
2.7 本章小结
3 承压水上底抽巷围岩破坏规律及“蝶形突水”机理
3.1 深部承压水上底抽巷围岩应力场特征
3.1.1 深部原岩应力场特征
3.1.2 承压水的作用原理
3.2 水压影响下巷道围岩塑性区边界方程
3.2.1 承压水上巷道围岩应力状态分析
3.2.2 承压水上巷道围岩塑性边界方程
3.3 水压影响下巷道塑性区特征
3.3.1 巷道围岩塑性区形态特征
3.3.2 巷道围岩塑性区形态判定
3.3.3 巷道围岩塑性区RPP曲线特征
3.3.4 不同水压对巷道围岩塑性区的影响
3.4 巷道“蝶形”突水机理
3.4.1 底抽巷突水危险性分析
3.4.2 底抽巷围岩破坏数值模拟分析
3.4.3 底抽巷“蝶形突水”机理
3.5 本章小结
4 采动影响下底板应力及其比值分布规律
4.1 采空区压实力学机制
4.1.1 工作面采动应力场特征
4.1.2 采场覆岩扰动范围
4.1.3 采空区内垮落岩体压实特性
4.1.4 采空区内应力恢复的数值模拟方法
4.2 工作面底板应力分布规律
4.2.1 模拟方案的确定
4.2.2 底抽巷纵向层位的选择
4.2.3 工作面回采后底板应力分布规律
4.2.4 底板双向应力比值分布规律
4.2.5 底板下方不同深度双向应力比值规律
4.3 双向应力比值演化及最差比值分布规律
4.4 本章小结
5 采动影响下底抽巷围岩破坏规律及合理位置
5.1 煤柱宽度的选择
5.2 采动影响下底抽巷围岩破坏规律
5.2.1 数值模拟方案的确定
5.2.2 单一工作面采动影响下底抽巷围岩破坏规律
5.2.3 两工作面采动影响下底抽巷围岩破坏规律
5.3 采动影响下底板突水危险性分析
5.4 底抽巷合理位置选择
5.4.1 应力环境对底抽巷位置选择的影响
5.4.2 影响底抽巷位置选择的其它因素
5.5 本章小结
6 底抽巷支护方案优化及工程建议
6.1 赵固二矿底抽巷支护方案优化
6.1.1 深部条件下支护阻力对巷道围岩塑性区的影响
6.1.2 深部条件下底抽巷围岩控制思路
6.1.3 底抽巷优化支护方案
6.2 底抽巷支护效果
6.2.1 深基点位移监测
6.2.2 巷道表面位移观测
6.2.3 底抽巷支护原则
6.3 底抽巷工程建议
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3749203
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