五阳煤矿综放开采沿空留巷围岩控制技术研究

发布时间：2018-02-01 12:35

  本文关键词： 综放开采 沿空留巷 巷旁支护阻力 变形规律 可行性分析 围岩控制　出处：《辽宁工程技术大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：沿空留巷对提高煤炭采出率、减少巷道掘进量、防治瓦斯灾害具有重要意义。在厚煤层综放开采工作面进行沿空留巷,应力集中程度高、动压影响强烈,巷道变形严重,维护困难,导致沿空留巷达不到预定效果,实现综放开采沿空留巷的关键在于围岩的稳定性控制,开展综放沿空留巷围岩控制技术研究具有重要的理论价值和实践意义。论文采用理论分析、相似材料模拟、数值模拟和现场试验等方法,研究了综放沿空留巷的覆岩结构破坏特点、巷旁支护阻力和围岩变形规律,提出了综放沿空留巷可行性分析方法,取得的主要研究成果如下：分析了沿空留巷侧向顶板破断形式和侧向顶板关键块参数；揭示了沿空留巷围岩运动变形特点,对影响围岩稳定性的因素进行了分析；以关键层理论为基础,建立了综放沿空留巷围岩结构力学模型,确定了沿空留巷支护阻力理论公式。根据能量守恒和损伤力学理论,建立了综放沿空留巷顶板下沉损伤力学模型,推导出顶板下沉量的理论公式,分析了顶板下沉量的影响因素;基于板壳理论和最小总势能原理,建立了综放沿空留巷直接底和老底的底鼓力学模型,确定了综放沿空留巷底鼓量的计算方法,分析了底鼓的影响因素。提出了综放沿空留巷可行性分析指标,采用灰色-模糊理论和层次分析法建立了综放沿空留巷可行性分析方法。通过相似材料模拟实验,采用数字散斑分析了综放沿空留巷岩层位移特征,研究了侧向顶板垮落与巷旁支护体应力分布的关系；采用三维数值模拟手段,研究了综放沿空留巷顶板应力演化规律和顶板下沉规律,分析了留巷宽度、巷旁支护体强度和宽度对沿空留巷围岩应力场和顶板下沉的影响。提出五阳煤矿“锚网索+高强度墩柱+木垛+基本底注浆”联合支护变形控制对策,确定了巷内支护和巷旁支护设计参数,分析了支护设计的可靠性。研究成果在五阳煤矿7602综放工作面进行了工业试验,结果表明,采取的支护方案较好地控制了围岩结构变形,为类似条件煤矿综放沿空留巷提供了成功的案例。
[Abstract]:It is very important to keep roadway along goaf to improve coal mining rate, reduce roadway tunneling quantity and prevent gas disaster. In thick coal seam fully mechanized caving mining face, the degree of stress concentration is high and the influence of dynamic pressure is strong. Because of serious deformation and difficult maintenance, the roadway along the gob can not achieve the scheduled effect. The key to realize the roadway along the gob in fully-mechanized caving mining lies in the stability control of surrounding rock. It is of great theoretical value and practical significance to study the surrounding rock control technology of fully mechanized caving roadway along the gob. This paper adopts the methods of theoretical analysis, similar material simulation, numerical simulation and field test. In this paper, the characteristics of overburden structure, the resistance of roadway side support and the deformation of surrounding rock are studied, and the feasibility analysis method of retaining roadway along goaf in fully-mechanized caving caving is put forward. The main research results are as follows: the broken form of lateral roof and the key block parameters of lateral roof are analyzed; The characteristics of surrounding rock movement and deformation along goaf roadway are revealed, and the factors influencing the stability of surrounding rock are analyzed. Based on the theory of key layer, the structural mechanics model of surrounding rock of roadway along gob in fully-mechanized caving caving is established, and the theoretical formula of supporting resistance along goaf is determined, according to the theory of energy conservation and damage mechanics. The mechanical model of roof subsidence damage along goaf in fully mechanized caving caving is established, the theoretical formula of roof subsidence is deduced, and the influencing factors of roof subsidence are analyzed. Based on the theory of plate and shell and the principle of minimum total potential energy, the mechanical models of the direct bottom and the old bottom of the roadway along the gob of fully mechanized caving caving are established, and the calculation method of the bottom heave quantity along the gob of fully mechanized caving caving is determined. The influencing factors of bottom drum are analyzed, and the feasibility analysis index of roadway along goaf in fully mechanized caving is put forward. The feasibility analysis method of roadway along the gob of fully mechanized caving caving is established by using grey fuzzy theory and analytic hierarchy process. The displacement characteristics of roadway along goaf in fully mechanized caving caving are analyzed by digital speckle analysis through simulation experiments of similar materials. The relationship between lateral roof collapse and stress distribution of roadway side support is studied. By means of three-dimensional numerical simulation, the law of roof stress evolution and roof subsidence along goaf in fully-mechanized caving caving is studied, and the width of retaining roadway is analyzed. The influence of the strength and width of side support on the stress field and roof subsidence of surrounding rock along goaf retaining roadway is discussed. The combined support deformation control measures of "anchor wire mesh high strength piers and wooden piles basic bottom grouting" in Wuyang coal mine are put forward. The design parameters of roadway support and roadway side support are determined, and the reliability of supporting design is analyzed. The research results are tested in 7602 fully mechanized caving face of Wuyang Coal Mine, and the results show that. The adopted supporting scheme can better control the deformation of surrounding rock structure and provide a successful case for the roadway along the goaf of fully mechanized caving caving under similar conditions.
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD353

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本文编号：1481872