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柔模流体充填留巷围岩稳定性研究

发布时间:2018-05-27 15:06

  本文选题:流体充填留巷 + 柔模 ; 参考:《西安科技大学》2015年硕士论文


【摘要】:柔模流体充填留巷技术是在利用风积砂流体充填采空区的同时,通过设置巷道侧向支挡结构,保留进入巷道,为下一工作面服务。该技术属于无煤柱开采技术,是我国煤矿科技方面取得的又一重大创新成果,具有巨大的技术和经济优势,值得推广。研究柔模流体充填留巷围岩的稳定性对减少巷道掘进量、进一步提高煤炭采出率具有重要意义。本文以榆阳煤矿2307流体充填留巷工作面为背景,采用理论分析、室内试验、数值模拟等综合研究手段,主要结论如下:(1)在分析柔模流体充填采煤及充填留巷工艺的基础上,对充填材料力学特性的影响因素进行试验研究,得到风积砂含量对充填体7d强度影响显著,粉煤灰细度对充填体28d强度影响显著,同时柔模作用下能够提高充填体强度及弹性模量。(2)根据流体充填留巷覆岩仅弯曲下沉而无破断的规律,建立了流体充填留巷力学模型,分别求出顶板下沉量、煤帮竖向应力峰值的解析方程式,并得到了不同因素条件下顶板下沉量的影响曲线,同时分析了巷旁充填体的稳定性,确定出了充填体地基系数km、强度及欠接顶量U为充填留巷稳定性的控制因素。(3)通过对柔模流体充填留巷进行的三维数值模拟结果进行分析,得到了不同充填体强度和不同充填率条件下充填留巷围岩应力分布、塑性区分布及变形量变化的特征,分析得到充填体强度越小,充填留巷顶底板移近量越大,确定充填体强度应大于等于4MPa;充填率越小,留巷围岩变形量越小,并确定充填率应大于等于95%。(4)结合榆阳煤矿2307流体充填留巷现场试验,充填体28d强度为4MPa,弹性模量为1.26GPa,充实率达到95%以上,巷内采用锚网索支护,通过对现场监测数据进行整理和分析可知,柔模流体充填留巷围岩结构稳定,满足要求。
[Abstract]:The technology of flexible formwork fluid filling and retaining roadway is to use aeolian sand fluid to fill goaf at the same time, through setting roadway lateral retaining structure, reserving into roadway, serving for the next working face. This technology belongs to coal pillar free mining technology and is another important innovation achievement in coal mine science and technology of our country. It has huge technical and economic advantages and is worth popularizing. It is of great significance to study the stability of surrounding rock of roadway filled with flexible formwork to reduce the tunneling quantity and to further improve the coal mining rate. Based on the background of 2307 fluid filling roadway face in Yuyang Coal Mine, this paper adopts comprehensive research methods such as theoretical analysis, laboratory test and numerical simulation. The main conclusions are as follows: (1) on the basis of analysis of flexible fluid filling coal mining and filling roadway technology, The factors influencing the mechanical properties of filling materials are studied. The results show that the content of aeolian sand has a significant effect on the 7 d strength of the filling body, and the fineness of fly ash has a significant effect on the 28 d strength of the filling body. At the same time, under the action of flexible die, the strength and elastic modulus of the filling body can be improved. According to the rule that the overburden rock in the roadway with fluid filling only bends and sinks without breaking, the mechanical model of fluid filling retaining roadway is established, and the settlement of roof is calculated respectively. The analytical equation of the peak vertical stress of coal side is obtained, and the influence curve of roof subsidence under different factors is obtained, and the stability of backfill beside roadway is analyzed at the same time. It is determined that the foundation coefficient km, the strength and the underconnected roof value U are the controlling factors for the stability of the filling and retaining roadway, and the results of three-dimensional numerical simulation of the flexible mold fluid filling and retaining roadway are analyzed. The characteristics of stress distribution, plastic zone distribution and deformation change in surrounding rock of backfill roadway under different filling strength and different filling rate are obtained. The analysis shows that the smaller the strength of backfill body is, the greater the displacement of roof and bottom slab is. It is determined that the strength of the filling body should be greater than or equal to 4MPa, the smaller the filling rate, the smaller the surrounding rock deformation of the roadway, and the determination that the filling rate should be greater than or equal to 95. 4) combined with the field test of 2307 fluid filling roadway in Yuyang Coal Mine, The filling body has a 28d strength of 4MPa, elastic modulus of 1.26GPaand enrichment rate of more than 95%. The anchor mesh and cable support is used in the roadway. Through sorting and analyzing the field monitoring data, it can be seen that the surrounding rock structure of the roadway left by flexible formwork fluid filling is stable and meets the requirements.
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TD322.4

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本文编号:1942603

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