新义煤矿三软煤层巷道围岩稳定与支护技术研究

发布时间：2016-07-15 19:05

  本文关键词：中国煤矿软岩工程地质力学研究进展，由笔耕文化传播整理发布。

《河南理工大学》 2010年

新义煤矿三软煤层巷道围岩稳定与支护技术研究

苏发强  

【摘要】： 随着我国煤矿开采越来越趋向深部,煤矿软岩问题便越来越突出,特别是三软煤层回采巷道的围岩控制问题。本文在研究分析了大量相关资料和现场调查的基础上,归纳了软岩巷道的工程特性以及失稳变形的特征和影响因素。根据国内外研究现状,并以义马煤业集团新义煤矿11011顺槽为研究对象,采用实验室实验和现场试验相结合的方法,研究复杂应力状态下巷道围岩的应力分布特征、巷道变形破坏特征。通过在现场实测围岩应力并进行地质力学评价;采用FLAC3D数值模拟软件,模拟在不同的支护形式下巷道围岩的位移、应力分布及围岩塑性区大小等情况,最终选择出最佳的支护方式及其合理的支护参数。当冲击性倾向较弱或无冲击性,煤层厚度较大较硬时,可采用微拱巷道工字钢支护,巷道沿煤层底布置;当冲击性倾向中等时,可采用外扎腿U型棚支护,巷道沿煤层中部布置;当冲击性倾向较明显时,采用O型棚支护,巷道可沿煤层顶部布置。最后,在新义煤矿12011工作面运输巷进行了现场工业性试验。试验观测表明,总体变形得到很好的控制,支护效果明显,说明应用这种支护方式是合理的。

【关键词】：
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TD353
【目录】：

致谢4-5

摘要5-6

Abstract6-10

1 绪论10-20

1.1 论文研究的背景和意义10-11

1.2 国内外研究概况11-16

1.2.1 软岩巷道工程支护理论的研究现状11-14

1.2.2 软岩巷道支护技术的进展14-16

1.3 存在的问题16-17

1.4 本文的研究内容及方法17-18

1.5 研究技术路线18-20

2 软岩巷道工程特征及变形失稳的研究20-28

2.1 软岩的概述及工程特征20-23

2.1.1 软岩的概述20-22

2.1.2 三软煤巷的工程特性及力学属性22-23

2.2 软岩巷道变形失稳的研究23-26

2.2.1 软岩巷道变形破坏的特点及形式23-25

2.2.2 影响软岩巷道稳定性的主要因素25-26

2.3 本章总结26-28

3 围岩物理力学参数的测定及地质力学评估28-42

3.1 采样的位置、方法及主要仪器设备28-31

3.1.1 取样地点及方法28-31

3.1.2 主要仪器设备31

3.2 围岩物理力学参数测定方法及结果31-33

3.3 围岩地质力学分析33-39

3.3.1 岩体地质力学分类（CSIR 分类）34-35

3.3.2 煤岩块参数统计35-37

3.3.3 准岩体强度参数计算37-39

3.4 巷道围岩地质力学评价39-40

3.5 本章总结40-42

4 巷道支护的数值模拟计算42-82

4.1 数值模拟方法概述42-45

4.1.1 FLAC 原理简介42-45

4.1.2 FLAC 数值模拟方法在采矿工程中的应用45

4.2 支护结构的分析比较45-47

4.3 模型构建47-51

4.3.1 模型构建47-49

4.3.2 岩体参数及边界条件49-50

4.3.3 强度准则50

4.3.4 支护材料及参数50-51

4.4 数值模拟结果及分析51-79

4.4.1 梯形巷道工字钢支护数值模拟分析51-58

4.4.2 微拱巷道工字钢支护数值模拟分析58-65

4.4.3 外扎腿U 型棚支护数值模拟分析65-72

4.4.4 O 型棚支护数值模拟分析72-79

4.5 数值模拟总结79-82

5 原支护形式下围岩变形实测分析及现场工业性试验82-102

5.1 巷道围岩在原支护形式下的变形量实测及分析82-94

5.1.1 巷道两帮移近量观测分析82-85

5.1.2 巷道顶板下沉量观测分析85-87

5.1.3 巷道顶板离层观测分析87-90

5.1.4 巷道顶板锚杆应力观测分析90-92

5.1.5 巷道钻孔应力观测分析92-94

5.2 巷道支护原则94-96

5.2.1 使巷道围岩处于弹塑性稳定状态的支护原则94-96

5.2.2 使巷道围岩处于松动性稳定状态的支护原则96

5.3 现场工业性试验方案的确定96-98

5.3.1 试验巷道断面及位置的确定96-97

5.3.2 支护方案设计97-98

5.4 试验观测结果及分析98-101

5.4.1 测站位置98

5.4.2 巷道两帮移近量观测98-100

5.4.3 巷道顶板下沉量观测100-101

5.5 本章总结101-102

6 结论与展望102-104

6.1 研究结论102-103

6.2 展望103-104

参考文献104-108

作者简历108-110

学位论文数据集110

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 董方庭，宋宏伟，郭志宏，鹿守敏，，梁士杰;巷道围岩松动圈支护理论[J];煤炭学报;1994年01期

2 王永秀,毛德兵,齐庆新;数值模拟中煤岩层物理力学参数确定的研究[J];煤炭学报;2003年06期

3 杨万斌;坚硬表层顶板煤巷锚杆支护技术[J];煤炭科学技术;1999年03期

4 勾攀峰,侯朝炯;回采巷道锚杆支护顶板稳定性分析[J];煤炭学报;1999年05期

5 何满潮;中国煤矿软岩工程地质力学研究进展[J];煤;2000年01期

6 康红普;巷道围岩的关键圈理论[J];力学与实践;1997年01期

7 冯豫;我国软岩巷道支护的研究[J];矿山压力与顶板管理;1990年02期

8 柏建彪;侯朝炯;;深部巷道围岩控制原理与应用研究[J];中国矿业大学学报;2006年02期

9 何满潮;煤矿软岩工程技术现状及展望[J];中国煤炭;1999年08期

10 ;深井巷道围岩松动圈影响因素实测分析及控制技术研究[J];岩石力学与工程学报;1999年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李冲;极松散“三软”煤层采场顶板控制技术研究[D];安徽理工大学;2007年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐恩虎,朱昌星;锚杆支护组合梁方法的改进及其应用[J];矿山压力与顶板管理;2001年04期

2 吴立军,刘迎曦,韩国城;多参数位移反分析优化设计与约束反演[J];大连理工大学学报;2002年04期

3 王闯,梁晓丹,宋宏伟;锚杆支护在土木工程中应用的现状与发展[J];安徽建筑;2002年01期

4 李彪,张子新;京珠高速公路石门坳隧道施工初探[J];地下空间;2001年01期

5 郭中华,朱珍德,花剑岚,张爱军,房震;灰岩强度特性的试验分析与数学模拟[J];地下空间;2001年04期

6 王红伟,王希良,彭苏萍,周瑞光;软岩巷道围岩流变特性试验研究[J];地下空间;2001年S1期

7 吴波,高波;锚喷支护隧道围岩稳定性粘弹性分析及应用[J];地下空间;2002年04期

8 毕继红,丛蓉;各种形状洞室的围岩压力分析[J];地下空间;2004年01期

9 郝哲,王晓初,罗敖,刘斌;韩家岭隧道监测数据的时序分析方法[J];地下空间;2004年04期

10 翟所业,贺宪国;巷道围岩塑性区的德鲁克-普拉格准则解[J];地下空间;2005年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 姜云;;隧道工程围岩大变形问题研究[A];全国测绘与地理信息技术研讨交流会专辑[C];2003年

2 朱建明;黄植旺;徐秉业;;锚杆支护巷道围岩主次承载区协调作用的力学分析[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年

3 陈寿峰;刘殿书;高全臣;王树仁;冯贵文;;卸压控制爆破设计方法研究[A];第七届全国工程爆破学术会议论文集[C];2001年

4 孔恒;张闽;;城市地铁浅埋暗挖法隧道上覆地层结构研究[A];北京市政第一届地铁与地下工程施工技术学术研讨会论文集[C];2005年

5 郑光辉;何川;姚勇;田志宇;;上下台阶法施工对小净距隧道初期支护的内力影响[A];中国交通土建工程学术论文集（2006）[C];2006年

6 庄宁;阚二林;肖庆疆;汪成兵;;深部巷道支护技术及其工程实践[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年

7 董卫军;许新启;王玉文;徐日斌;;大岭矿分段充填采矿方案优化研究[A];第五届全国矿山采选技术进展报告会论文集[C];2006年

8 李晓;王思敬;;软岩隧道损伤软化大变形的非线性数值模拟[A];第六届全国工程地质大会论文集[C];2000年

9 龙百画;胡兴;黄大勇;王新杰;;隧道围岩应变非线性回归分析[A];中国地质学会工程地质专业委员会、贵州省岩石力学与工程学会2005年学术年会暨“岩溶·工程·环境”学术论坛论文集[C];2005年

10 陶波;伍法权;郭启良;郭改梅;;高地应力作用下乌鞘岭深埋长隧道软弱围岩流变规律研究[A];中国地质学会工程地质专业委员会、贵州省岩石力学与工程学会2005年学术年会暨“岩溶·工程·环境”学术论坛论文集[C];2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李晋平;综放沿空留巷技术及其在潞安矿区的应用[D];煤炭科学研究总院;2005年

2 吴立军;宏观尺度位移反演分析研究及其多尺度问题探讨[D];大连理工大学;2002年

3 龚文惠;公路膨胀土路基的沉降和边坡稳定性研究[D];华中科技大学;2004年

4 宦秉炼;不规则岩矿块抗压强度测定新方法及在磨矿中的应用研究[D];昆明理工大学;2000年

5 王永岩;软岩巷道变形与压力分析控制及预测[D];辽宁工程技术大学;2001年

6 刘高;高地应力区结构性流变围岩稳定性研究[D];成都理工大学;2002年

7 唐胜传;复杂场地高坝建设适宜性的工程地质研究[D];成都理工大学;2002年

8 许明;锚固系统质量的无损检测与智能诊断技术研究[D];重庆大学;2002年

9 杨景才;厚风积砂下浅埋工作面安全开采技术研究[D];辽宁工程技术大学;2003年

10 喻军华;岩质高边坡开挖与支护过程分析[D];浙江大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 唐鑫;岩石分区碎裂化现象的现场观测数据分析、蠕变机理及模拟实验研究[D];辽宁工程技术大学;2006年

2 何希林;大采深复杂围 岩双大巷跨采技术研究[D];山东科技大学;2005年

3 孙祥;大伙房水库输水隧洞地应力场特征分析及围岩稳定性评价[D];辽宁工程技术大学;2005年

4 王飞虎;地下洞室预应力锚杆支护机理及设计参数确定方法研究[D];西安理工大学;2001年

5 王明华;金沙江溪洛渡水电站地下洞室围岩分类及稳定性评价[D];成都理工学院;2001年

6 李攀峰;金沙江溪洛渡水电站坝区地应力场及地下洞室群围岩稳定性数值模拟[D];成都理工学院;2001年

7 曾祥华;深埋长隧洞围岩稳定性及支护结构设计研究[D];河海大学;2001年

8 马玉扩;城门洞型洞室围岩——支护系统稳定性数值仿真试验研究[D];西安理工大学;2002年

9 郑学敏;狮子山铜矿西山矿段特大空区下矿柱回采的稳定性研究[D];中南大学;2002年

10 陈龙;公伯峡水电站古风化岩边坡开挖松驰与锚固措施研究[D];成都理工大学;2002年

【同被引文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 刘长武,褚秀生;构造应力对巷道维护的影响[J];矿山压力与顶板管理;1999年02期

2 郭文兵,李楠,王有凯;软岩巷道围岩应力分布规律光弹性模拟实验研究[J];煤炭学报;2002年06期

3 谢文兵,史振凡,殷少举;近距离跨采对巷道围岩稳定性影响分析[J];岩石力学与工程学报;2004年12期

4 蒋金泉,冯增强,韩继胜;跨采巷道围岩结构稳定性分类与支护参数决策[J];岩石力学与工程学报;1999年01期

5 何满潮,李春华,王树仁;大断面软岩硐室开挖非线性力学特性数值模拟研究[J];岩土工程学报;2002年04期

6 李学华;黄志增;杨宏敏;马立强;;高应力硐室底鼓控制的应力转移技术[J];中国矿业大学学报;2006年03期

7 陆士良,付国彬,汤雷;采动巷道岩体变形与锚杆锚固力变化规律[J];中国矿业大学学报;1999年03期

8 谢文兵,笪建原,冯光明;综放沿空留巷围岩控制机理[J];中南大学学报(自然科学版);2004年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 张柯;大跨度高地压破碎煤巷支护及机理研究[D];西安科技大学;2003年

2 季卫斌;块状离散性破碎围岩控制及锚杆支护技术[D];太原理工大学;2006年

3 王琳;巷道顶板稳定性分类及锚固支护机理研究[D];太原理工大学;2006年

4 张向阳;动压影响下大巷围岩变形机理与卸压控制研究[D];安徽理工大学;2007年

5 党兴旺;大采高综采工作面回采巷道围岩控制技术研究[D];太原理工大学;2007年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张光耀,李振华,岳世权;“三软”煤层炮采放顶煤工作面矿压规律研究[J];河南理工大学学报(自然科学版);2005年04期

2 梁金朝,周宗爱;三软煤层采场π梁支护形式研究[J];矿山压力与顶板管理;2004年01期

3 李洪,马全礼,朱学军;采场顶板岩层运动及稳定性的观测研究[J];矿山压力与顶板管理;2004年02期

4 屠世浩;张琳;饶志强;;“三软”煤层回采巷道支护数值模拟研究[J];矿山压力与顶板管理;2005年04期

5 邹喜正，柳兴江;回采巷道锚网支护安全可靠性研究[J];矿山压力与顶板管理;1995年Z1期

6 张宗贤,寇绍全;固体力学中侵入问题的若干新进展[J];力学进展;1992年02期

7 夏征南;π型顶梁在单一层炮采工作面的应用[J];煤炭技术;2004年11期

8 李希勇,孙庆国,胡兆锋;深井高应力岩石巷道支护研究与应用[J];煤炭科学技术;2002年02期

9 王希良,彭苏萍,杜木民;“三软”煤层巷道围岩变形破坏机理分析[J];煤炭科学技术;2002年04期

10 柏建彪,侯朝炯;空巷顶板稳定性原理及支护技术研究[J];煤炭学报;2005年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 吴士良;对采场矿山压力有明显影响的覆岩破坏运动演化规律[D];山东科技大学;2002年

2 王春秋;综放采场顶板事故及沉陷灾害预测与控制研究[D];山东科技大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 张小军;大倾角仰斜开采采场顶板控制的研究[D];安徽理工大学;2005年

2 石永生;复合顶板不稳定煤层开采技术研究[D];辽宁工程技术大学;2006年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李朝根;李梅永;;钻孔卸压技术在三软煤层回采巷道的应用[J];中州煤炭;2010年07期

2 李金奎;李学彬;刘东生;郑学军;;三软煤层巷道锚网喷联合支护的数值模拟[J];西安科技大学学报;2009年03期

3 王钦方;“三软”煤层综采放顶煤粉尘防治[J];江苏煤炭;1997年03期

4 任玉朋;;三软煤层综采大断面切眼锚网索支护技术[J];中州煤炭;2011年08期

5 程从仁,王连海,贾利平;“三软”煤层大巷锚喷支护技术[J];中州煤炭;1997年06期

6 庞立新,姚冬青,徐如意;三软煤层采区下山开拓巷道锚网支护应用[J];中州煤炭;2002年02期

7 梁金朝,周宗爱;三软煤层采场π梁支护形式研究[J];矿山压力与顶板管理;2004年01期

8 杨阳;;三软煤层巷道底板钻孔卸压的数值模拟优化[J];中州煤炭;2009年11期

9 尚斌;关东旭;李晓辉;倪应普;;三软煤层矿山压力控制方法浅谈[J];中州煤炭;2010年10期

10 刘向利,祁恒军,石淑娟;采煤机螺旋滚筒在三软煤层中使用效果的分析[J];煤炭技术;2002年09期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李元树;陈勇;杨文华;罗东澜;刘菊梅;魏福生;王宏图;黄华良;尹光志;钟光明;;矿井深部巷道围岩变形破坏机理及支护技术[A];2003年度中国煤炭工业协会科学技术奖获奖项目汇编[C];2004年

2 付祥明;魏永启;孙宗凯;王英德;;矿井深部软岩巷道二次复合支护技术探讨[A];煤炭开采新理论与新技术——中国煤炭学会开采专业委员会2006年学术年会论文集[C];2006年

3 卢爱红;茅献彪;;应力波作用下巷道围岩发生冲击失稳的能量密度判据[A];中国岩石力学与工程实例第一届学术会议论文集[C];2007年

4 刘沐宇;李新平;;可拓识别方法在巷道围岩分类中的应用[A];第一届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集（下册）[C];1999年

5 闫吉太;冯增强;;南屯煤矿软岩巷道围岩控制技术[A];世纪之交软岩工程技术现状与展望[C];1999年

6 吕家立;何亚男;;ADINA在柳新煤矿软岩回采巷道支护改革中的指导作用[A];岩土力学数值方法的工程应用——第二届全国岩石力学数值计算与模型实验学术研讨会论文集[C];1990年

7 张华;安骏勇;宋宏伟;;软岩巷道破坏机理分析[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年

8 袁亮;;积极推进“新理论”研究[A];新观点新学说学术沙龙文集21：深部岩石工程围岩分区破裂化效应[C];2008年

9 李凤仪;孙久政;王维维;于超;;深埋煤层开采巷道围岩灾变及其致灾机理分析[A];中国软岩工程与深部灾害控制研究进展——第四届深部岩体力学与工程灾害控制学术研讨会暨中国矿业大学（北京）百年校庆学术会议论文集[C];2009年

10 郭涛;任晓东;;软岩巷道变形破坏原因的分析[A];矿山建设工程新进展——2005全国矿山建设学术会议文集（下册）[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 翟合;[N];中国国土资源报;2011年

2 阳文;[N];中国煤炭报;2008年

3 汪炳青;[N];经理日报;2009年

4 本报记者 侯力明 通讯员 黄友静 王瑾 孟婕;[N];江苏经济报;2008年

5 本报记者 白根海　徐建国 通讯员 李瑞红 李建彤;[N];河北经济日报;2011年

6 省煤炭工业局局长 王双明;[N];陕西日报;2006年

7 王健 邓尚喜;[N];中国矿业报;2005年

8 董书民 张刚;[N];中华合作时报;2003年

9 本报记者　姜洁;[N];人民日报;2002年

10 姜洁;[N];中国矿业报;2002年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 陈旭光;高地应力条件下深部巷道围岩分区破裂形成机制和锚固特性研究[D];山东大学;2011年

2 王丽;巷道围岩流变损伤及应力演变理论研究与数值模拟[D];中国矿业大学(北京);2012年

3 朱庆华;深部骑跨采巷道围岩变形力学分析及稳定性控制研究[D];中国矿业大学;2010年

4 肖同强;深部构造应力作用下厚煤层巷道围岩稳定与控制研究[D];中国矿业大学;2011年

5 代进;综放回采巷道围岩裂纹扩展与类板结构及其非均称控制[D];山东科技大学;2007年

6 秦昊;巷道围岩失稳机制及冲击矿压机理研究[D];中国矿业大学;2008年

7 王琦;深部厚顶煤巷道围岩破坏控制机理及新型支护系统对比研究[D];山东大学;2012年

8 樊克恭;巷道围岩弱结构损伤破坏效应与非均称控制机理研究[D];山东科技大学;2003年

9 韦四江;预紧力对巷道围岩锚固体稳定的作用机理及工程应用[D];河南理工大学;2011年

10 陈加轩;采动应力演化对底板岩巷失稳影响机理及控制研究[D];中国矿业大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 苏发强;新义煤矿三软煤层巷道围岩稳定与支护技术研究[D];河南理工大学;2010年

2 刘伟;膨胀岩中巷道围岩湿度场的相似材料模型试验研究[D];华东交通大学;2012年

3 陈红续;青东矿软弱破碎巷道围岩稳定性分析及控制技术研究[D];安徽理工大学;2012年

4 赵庆涛;三软煤层沿空掘巷围岩控制技术研究[D];河南理工大学;2011年

5 李海涛;深部巷道围岩非连续破裂机理研究[D];山东科技大学;2011年

6 李登月;朱仙庄矿破碎带巷道围岩稳定控制研究[D];河南理工大学;2011年

7 李志健;大强煤矿热害区巷道围岩温度场的多场耦合模拟分析[D];辽宁工程技术大学;2011年

8 唐丽娟;深部巷道围岩的导热性试验与温度场分布的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

9 王玮;基于应力判据的圆形巷道围岩岩爆过程模拟及参数影响研究[D];辽宁工程技术大学;2012年

10 洛锋;高地应力巷道围岩破坏特征及支护机理试验研究[D];河北工程大学;2011年

  本文关键词：中国煤矿软岩工程地质力学研究进展，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：71758