余吾煤矿动压大巷底鼓控制机理研究

发布时间：2020-04-10 17:15

【摘要】：本文以余吾煤矿西翼进风大巷受工作面扰动段作为研究背景,采用数值计算、理论分析的方法对大巷失稳机理、底鼓产生力学机理、不同底鼓控制技术与让压锚杆作用机理进行分析,提出底板U型钢反底拱+注浆锚杆与顶帮让压锚杆对大巷的联合支护技术,并利用工业性试验验证了该方案的合理性。主要研究成果如下:(1)巷道在工作面反复扰动影响下,锚喷支护结构内应力呈现明显的非均匀性,巷顶、巷肩与巷底均出现张拉应力集中现象,拱肩处出现剪切应力现象。对锚杆索受力特征进行分析可以得出:位于巷顶、巷肩和巷底处的锚杆索会首先发生破坏,局部支护结构失效后,局部围岩变形加剧,逐渐导致整体支护结构的破坏失效与围岩失稳破坏。(2)以弹塑性理论为基础建立巷道底鼓力学模型,结合滑移线场理论推得底板最大深度理论公式,计算得出西翼进风大巷破坏深度为4.5m,同时利用VB对底板最大破坏深度与底板围岩应力、岩体内摩擦角与内聚力三种影响因素的关系曲线进行分析,结果表明巷道底板破坏深度与底板围岩应力呈正相关、与底板岩体内聚力c和内摩擦角φ呈负相关,为后文底板控制机理提供理论依据。(3)通过数值计算对1.0m、1.4m、1.8m和2.2m四种卸压槽深度下围岩应力分布、围岩变形和破坏特征的研究,分析不同卸压槽尺寸时巷道底板控制效果,研究表明:随着卸压槽深度的增加,底板变形情况会逐渐得到改善,同时卸压槽两侧岩体增大的水平位移使得卸压槽也趋于闭合,但巷道顶板下沉量与两帮相对移近量会逐渐增加。(4)以原支护方案作为对比方案,结合三种新的底板支护方案进行对比分析。分析结果得出:从控制巷道底板变形方面考虑,排除锚注支护。从整体巷道围岩影响来看,“卸压槽+注浆锚杆”会影响到巷道两帮与顶板围岩的稳定性,而“反底拱+注浆锚杆”则会通过控制底板处于稳定状态。最终结合围岩应力分布与破坏特征确定底板控制方案为“U型钢反底拱+注浆锚杆”联合支护。(5)利用数值模拟的方式分析了不同让压距离下锚杆受力变化规律,让压距离为0mm时,巷道围岩应力集中区域的锚杆受力均发生破断失效,当让压距离增加至20mm时,所有锚杆都得到有效保护,因此选择锚杆让压距离为20mm。对不同让压距离下围岩变形规律进行分析,得出围岩变形量随着让压距离的增加呈现先降低后升高的变化规律。
【图文】：

2 试验巷道变形破坏特征分析表 2-1 煤岩体力学参数Table 2-1 Mechanics parameters of coal and rock mass弹性模量/GPa剪切模量/GPa摩擦角/(°) 黏聚力/MPa抗拉/M 2.9 1.7 31 1.2 2 7.6 4.2 41 2.9 3 6.4 3.2 35 2.4 21.8 0.7 26 1.0 1 6.6 3.4 31 1.2 2

1.8 0.7 26 1.0 1 6.6 3.4 31 1.2 2图 2-3 数值计算模型图Figure 2-3 Model Diagramfor numerical computing
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD353

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘庆利;陈江;任建喜;刘涛;朱世阳;;深部软岩巷道底鼓机理与控制技术研究[J];煤炭技术;2014年08期

2 肖乐军;;煤矿深部软岩巷道反底拱支护技术[J];中州煤炭;2014年07期

3 郑西贵;刘娜;张农;花锦波;冯晓巍;;深井巷道挠曲褶皱性底臌机理与控制技术[J];煤炭学报;2014年03期

4 神文龙;柏建彪;于洋;刘飞;黄中峰;;泥质底板动压巷道底鼓机理及控制技术研究[J];煤炭科学技术;2014年03期

5 刘玉建;;反底拱支护在深井软岩巷道中的应用[J];科技信息;2014年05期

6 崔魏;陈威;崔峰;;深部高应力巷道底鼓大变形控制技术研究[J];煤炭工程;2013年11期

7 张卫东;邹永德;;深部高应力巷道治理底鼓技术研究与应用[J];煤炭科技;2013年03期

8 丁家贵;倪先杰;牛心刚;;深井软岩巷道内锚外架支护技术体系研究及应用[J];煤炭工程;2013年03期

9 李成才;杨团辉;;巷道底鼓的成因及其防治措施[J];煤炭技术;2012年11期

10 高喜才;赵强;;深井全煤巷道反底拱支护优化数值模拟研究[J];煤矿开采;2012年02期

，

本文编号：2622496