深部动压影响下的巷道锚杆受力特征及支护优化研究

发布时间：2017-10-11 22:12

  本文关键词：深部动压影响下的巷道锚杆受力特征及支护优化研究

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【摘要】：锚杆支护是目前我国煤矿巷道最主要的支护形式。随着煤矿采深的增加,地压越来越大,巷道围岩稳定性控制对煤矿安全生产越来越重要,而动压巷道锚杆支护状态的检测和监测对围岩稳定性控制具有重要意义。另一方面,出于对安全的重视,很多煤矿存在锚杆支护过剩的现象。如何在保证巷道围岩稳定的前提下提高对锚杆强度的利用率,实现降本增效也是煤企亟需解决的问题。本课题综合运用现场实测、数值模拟、理论研究的手段对深部动压巷道锚杆受力变化特征和围岩变形规律进行了研究,并提出了锚杆支护参数优化方法。主要研究成果如下:(1)研究了动压巷道变形规律及破坏机理,并基于弹性动力学原理开发了动压巷道锚杆支护状态的无损检测技术和方法。(2)通过现场试验获得了巷道锚杆受力随工作面推进的变化规律和巷道围岩的变形特征。结果表明工作面前方40m范围内锚杆开始受到采动影响,受力逐渐增大,平均增幅为30%。同时发现巷道锚杆杆体强度还有较大富余量,最少为40%。(3)建立了三维数值计算模型,得到了动压巷道围岩应力分布和变形规律,并与实测数据进行了对比验证,在此基础上提出了“检测-建模-验证-优化-计算”的巷道锚杆支护优化设计方法。(4)基于所提出的巷道锚杆优化设计方法,对高河煤矿W1310工作面巷道锚杆支护进行了优化设计,并进行了现场应用。结果表明所采用的锚杆支护方案能有效控制巷道的变形,并节约了大量成本。
【关键词】：动压巷道 锚杆受力 无损检测 数值模拟 优化设计
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD353
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 变量注释表15-16
• 1 绪论16-29
• 1.1 研究背景及意义16-17
• 1.2 国内外研究现状17-26
• 1.3 主要研究内容26-27
• 1.4 研究方法与技术路线27-29
• 2 动压巷道锚杆受力无损检测原理与技术29-43
• 2.1 动压巷道围岩失稳分析29-35
• 2.2 锚杆轴力无损检测原理与技术35-42
• 2.3 本章小结42-43
• 3 动压巷道锚杆受力变化规律现场实测与分析43-60
• 3.1 试验地点地质条件概况43-47
• 3.2 检测参数标定与方案设计47-53
• 3.3 锚杆受力检测结果与分析53-57
• 3.4 巷道围岩变形监测结果及分析57-59
• 3.5 本章小结59-60
• 4 动压巷道围岩变形与锚杆受力变化数值模拟60-78
• 4.1 数值分析软件及分析基本原则60-61
• 4.2 数值计算模型及方案61-63
• 4.3 数值模拟的计算结果与分析63-74
• 4.4 数值模拟与实测结果的对比分析74-77
• 4.5 本章小结77-78
• 5 动压巷道锚杆支护优化设计方法及方案78-86
• 5.1 锚杆支护优化设计的原则与指标78-79
• 5.2 基于锚杆无损检测的支护优化设计方法79-81
• 5.3 高河矿动压巷道锚杆支护优化设计方案81-82
• 5.4 优化方案数值模拟82-85
• 5.5 本章小结85-86
• 6 动压巷道锚杆支护优化设计方案现场应用86-90
• 6.1 现场应用方案86-87
• 6.2 支护效果监测及分析87-88
• 6.3 支护方案优化前后经济效益分析88-89
• 6.4 本章小结89-90
• 7 主要结论与展望90-92
• 7.1 主要结论90-91
• 7.2 展望91-92
• 参考文献92-98
• 作者简历98-100
• 学位论文数据集100

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