皖北祁东矿Ⅱ1051深埋软岩巷道围岩控制技术研究

发布时间：2019-10-11 14:27

【摘要】：本文以皖北祁东矿Ⅱ1051综采工作面深部软岩巷道现场监测到的围岩破坏与变形特征为工程地质背景,采用理论分析、数值模拟、实验室实验与现场实测相结合的综合研究方法,对皖北祁东矿Ⅱ1051综采工作面软岩巷道的围岩变形、破坏进行了系统深入的研究。开展了深埋巷道围岩稳定性分析,建立了软岩巷道围岩分析的力学模型,研究了巷道周边应力及位移分布,获得了巷道变形与时间成幂函数关系,通过实验室实验获得了软岩巷道围岩的物理力学参数;采用数值模拟方法揭示了深埋软岩巷道的围岩变形破坏特征,并在现场得到了验证,取得了良好的效果。论文取得了以下主要研究成果:(1)依据祁东矿Ⅱ1051综采工作面深部软岩巷道的破坏变形规律,基于粘弹性理论,建立了针对深部软岩巷道围岩稳定性分析的力学模型,揭示了巷道围岩的应力与位移的分布规律,获得了巷道围岩破坏与时间的关系。(2)通过现场对巷道顶板岩层所取岩石进行岩石力学参数测定,得出了Ⅱ1051巷道顶板一定范围内的岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量及泊松比等参数,为实现对深埋Ⅱ1051巷道控制技术提供了一定的基础参数。(3)深埋Ⅱ1051巷道受开采扰动的影响,巷道内部围岩局部区域呈现出应力集中现象,随着时间的增加,应力峰值与应力集中程度也不断增加,则应力集中系数也不断增大,在这一过程中,巷道围岩内的应力不断向巷道空间内部转移释放,在巷道两帮一定区域内形成应力降低区,随着时间的持续增加,围岩逐渐趋于稳定。(4)深部软岩巷道围岩在高应力及强扰动条件下具有较大的变形与变形范围,同时,随着围岩内的应力一定程度的释放,巷道围岩变形更加剧烈,最后区域稳定。(5)通过对巷道支护体系与施工工艺进行设计,为相似地质条件的巷道支护提供了一定的参考,同时也为该支护技术及方案的进一步优化做了铺垫,实现了对深埋巷道变形破坏有效控制。(6)采用数值模拟方法对巷道围岩进行有无支护的方案进行比较发现,采用新的设计方案后,巷道围岩呈应力集中系数减小、变形量降低、破坏范围也降低,表明新的支护设计方案优于原有设计方案,取得了良好的效果。(7)根据现场实测,通过有效支护方式对巷道围岩进行支护,在对巷道围岩强度及刚度进行整体加强后,其承载能力大大加强,进而使得巷道顶板的下沉和底鼓以及两帮的变形得到了有效控制。
【图文】：

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图 2.1 圆形巷道的粘弹性力学分析模型Fig. 2.1 Viscoelastic mechanics analysis model of circular roadway深埋软岩巷道粘弹性力学分析模型采用极坐标进行求解大大方便了求解过程，因此，计算过程中合理的系对于计算过程非常重要，如图 2.2 所示，可以方便的计算出圆形巷道周应力分布形态[123]。

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图 2.1 圆形巷道的粘弹性力学分析模型iscoelastic mechanics analysis model of circu弹性力学分析求解大大方便了求解过程，因此，重要，，如图 2.2 所示，可以方便的
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD353

【参考文献】