新元矿沿空留巷围岩承载特征及充填体主要参数研究

发布时间：2020-03-28 23:39

【摘要】：沿空留巷经历一次采动滞后影响和二次采动超前影响,巷道围岩出现剧烈的矿压显现、承载能力大幅降低。尤其当巷道围岩为松软岩层,这种变化更为剧烈。巷旁充填体的稳定性是控制沿空留巷围岩变形的关键,巷旁充填材料的水灰比和充填体宽度不同,留巷围岩变形量也将显著不同。本文以阳煤集团新元矿3号煤3107工作面沿空留巷为背景,对松软围岩沿空留巷围岩承载特征和充填体主要参数进行了深入研究。主要研究成果如下:(1)用FLAC~(3D)数值模拟和理论分析相结合的方法,对比分析了松软围岩、中硬围岩和坚硬围岩沿空留巷受两次采动影响的围岩承载特征,发现松软围岩沿空留巷在两次采动影响中,具有低应力区及塑性区范围大、围岩变形剧烈的特征。(2)用FLAC~(3D)数值模拟和理论分析相结合的方法,分析了不同参数下充填体的承载特征和留巷围岩变形规律,随着充填材料水灰比的增加,充填体内的应力减小,留巷围岩变形量增大。随着宽度的增加,充填体内的应力及围岩变形量减小。研究确定了新元矿3107工作面沿空留巷充填体主要参数为:水灰比为1.5:1、充填体宽度为2.0m。(3)研究成果成功应用于工业性试验,通过现场矿压观测,掌握了该巷道二次采动期间围岩变形规律,有效控制了留巷围岩变形。
【图文】：

硕士学位论文.3 沿空留巷顶板应力演化规律(The Stress Evolution Law ofe Roof of Gob-side Entry Retaining)通过 FLAC3D软件建立的三维数值计算模型如图 2-3，模型的长、宽、高分为 252m、120m、61.5m，模型一共 955800 个网格单元。模型上方施加 10.75MPa垂直应力，相当于模型上部边界埋深 430m。设模型的侧压系数为 1，也就是拟留巷处于静水压力状态。将按重力梯度渐变的原岩应力施加于模型内部，将型的下边界，前后边界以及左右边界固定，上边界不施加位移约束。将模型的层分组，从左至右依次为一次回采工作面、充填体、巷道、二次回采工作面。拟沿空留巷的整个过程为：设置各岩层的力学参数 开掘巷道 回采一次采工作面同时重设充填体的力学参数 回采二次回采工作面。

24(g)工作面后方 80m (h)工作面后方 90m图 2-10 松软围岩一次回采工作面后方塑性区Figure 2-10 Plastic zone in soft surrounding rock behind the 1stworking face图 2-10（a）可知，在一次回采工作面刚推过，松软围岩留巷顶、底板破坏形式为拉伸破坏和剪切破坏同时存在，顶板破坏范围为 3m，底板范围大约为 2.5m。由图 2-10（b）可知，在滞后工作面 5m 处，充填体破坏范围增加，顶板破坏影响范围也在增加。由图 2-10（c）至（g）可知作面向前推进，在一次回采工作面后方 10m 至 80m 范围内，留巷顶、和实体煤侧围岩塑性区范围不断扩大。图 2-10（h）和（g）相比，塑性无明显变化，，说明在一次回采工作面后方 80m 至 90m 以外，留巷围岩。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD322;TD823.7

【参考文献】

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本文编号：2605083