动压条件下深部矿井孤岛体的支护稳定性分析

发布时间：2018-10-04 21:59

【摘要】：煤炭在我国总的能源体系中仍占有极高的使用率,而浅部煤层随着多年开采已几近枯竭,需要在更深的地层进行采煤作业。深部岩石常常受到高温、高压、高渗透和开采扰动的影响,而且一些巷道的结构较为复杂,这些都给巷道的支护带来了极大的困难。本文综合运用理论分析、数值模拟、现场观测等方法对动压条件下深部矿井孤岛体的变形机理和控制对策等进行了系统的研究,取得了如下的研究成果：(1)分析了深部巷道的变形特征,运用弹性和塑性理论分析了动压条件下巷道的位移应力场。借助于数值模拟的方法,分析了孤岛地段的变形特征,指出了交叉点巷道的变形状况和岩柱的应力状况。(2)建立了岩柱的力学模型,分析了其变形机理。运用有限元模拟的方法分析了双控锚索对岩柱的支护作用以及空间锚索桁架对巷道的支护作用。(3)借助于数值模拟的方法,分析了双控锚索+空间锚索桁架的方法对孤岛支护作用,结合某矿区的现场实测,证明了这种支护方法可有效地控制孤岛地段的变形。针对底鼓现象,模拟了预应力锚索和底板锚杆对孤岛巷道底板变形的控制作用。研究成果可为复杂条件下类似巷道结构提供参考。
[Abstract]:Coal still occupies a very high utilization rate in the total energy system of our country, but the shallow coal seam has nearly dried up with many years of mining, so it is necessary to mine coal in deeper strata. Deep rock is often affected by high temperature, high pressure, high permeability and mining disturbance, and the structure of some roadways is more complex, which brings great difficulties to the support of roadway. In this paper, the deformation mechanism and control strategy of the island body in deep mine under dynamic pressure are systematically studied by means of theoretical analysis, numerical simulation, field observation and so on. The research results are as follows: (1) the deformation characteristics of deep roadway are analyzed and the displacement stress field of roadway under dynamic pressure is analyzed by using elastic and plastic theory. By means of numerical simulation, the deformation characteristics of isolated island area are analyzed, and the deformation status and stress state of rock column are pointed out. (2) the mechanical model of rock column is established and its deformation mechanism is analyzed. Using finite element simulation method, the supporting effect of double control anchor cable to rock column and space anchor cable truss to roadway are analyzed. (3) by means of numerical simulation, This paper analyzes the effect of double control anchor cable space anchor cable truss on the support of isolated islands, and proves that this support method can effectively control the deformation of isolated island area in combination with the field measurement in a certain mining area. Aiming at the phenomenon of floor heave, the control effect of prestressed anchor cable and floor anchor on the deformation of isolated island roadway floor is simulated. The research results can provide reference for similar tunnel structure under complex conditions.
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD353

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本文编号：2252026