深部煤巷帮部锚杆支护间距对围岩稳定性影响分析

发布时间：2020-06-27 01:43

【摘要】：随着煤矿开采向深部发展,原岩应力越来越大,围岩条件也愈加复杂,巷道的支护难度也逐步增加,在当前的煤巷支护中,锚杆锚索支护已成为最主要的支护方式,但在不同的巷道岩性、巷道埋深(原岩应力)及巷道断面尺寸下,合理的锚杆锚索间排距也不尽相同,寻求在不同条件下的巷道合理锚杆锚索间排距对于煤矿开采的安全性和经济性极为重要。本文仅从煤巷帮部合理锚杆支护间距的角度进行研究,通过实验及数值模拟方法研究不同岩性、不同巷道埋深及不同巷道断面尺寸下的巷道帮部合理锚杆间距,为了使分析过程相对简洁并具有代表性,煤岩岩性取硬煤、中硬煤及软煤,原岩应力分别取10MPa、14MPa及20MPa,巷道断面尺寸分别取4×3m、5×4m及6×5m。当研究岩性因素时,原岩应力及巷道尺寸取20MPa、5×4m;当研究巷道埋深因素时,岩性及巷道尺寸取中硬煤、5×4m;当研究巷道断面尺寸因素时,岩性及原岩应力取中硬煤、20MPa。不同的锚杆支护间距以数值模型中的坐标表示,具体数值在正文中表示,利用FLAC3D数值模拟软件进行数值模拟,得出数值结果后,导入Tecplot后处理软件进行切片取点得到数据,再利用Origin后处理软件对数据进行整理并分析。本文的围岩稳定性分析主要是基于位移场和应力场分析,位移场分析包括位移量分析和位移梯度分析;应力场分析主要包括成拱系数分析和帮部水平向切应力变化分析。最终得出结论,如下所示:巷道岩性、埋深及断面尺寸是影响巷道围岩稳定性的最主要因素,锚杆支护对于维持巷道稳定起辅助作用,能从一定程度上维持巷道稳定,控制围岩变形及破碎。不同因素下的巷道合理锚杆支护间距有所差异,总体来说,岩性越差、埋深越深、尺寸越大,巷道所需的锚杆支护密度也就越大,针对每种因素下的巷道帮部合理锚杆支护间距在正文中阐述,可为实际工程提供一定的参考意义。
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD353.6
【图文】：

深部煤,位移梯度,成拱,分类号

安徽建筑大学硕士学位论文摘要随着煤矿开采向深部发展，原岩应力越来越大，围岩条件也愈加复杂，巷道的支护难度也逐步增加，在当前的煤巷支护中，锚杆锚索支护已成为最主要的支护方式，但在不同的巷道岩性、巷道埋深（原岩应力）及巷道断面尺寸下，合理的锚杆锚索间排距也不尽相同，寻求在不同条件下的巷道合理锚杆锚索间排距对于煤矿开采的安全性和经济性极为重要。本文仅从煤巷帮部合理锚杆支护间距的角度进行研究，通过实验及数值模拟方法研究不同岩性、不同巷道埋深及不同巷道断面尺寸下的巷道帮部合理锚杆间距，为了使分析过程相对简洁并具有代表性，煤岩岩性取硬煤、中硬煤及软煤，原岩应力分别取 10MPa、14MPa 及 20MPa，巷道断面尺寸分别取 4×3m、5×4m及 6×5m。当研究岩性因素时，原岩应力及巷道尺寸取 20MPa、5×4m；当研究巷

场分布,硬煤,巷道支护,竖向应力

安徽建筑大学硕士学位论文插图清单图 2-1 煤岩的应力应变曲线......................................................................................11图 2-2 取芯试样..........................................................................................................15图 2-3 XGDQ-4 型岩石切割机................................................................................15图 2-4 SCM200B 型双端面磨平机图......................................................................15图 2-5 标准试样..........................................................................................................15图 2-6 试件的加载及破坏.........................................................................................16图 3-1 巷道围岩变形破坏分布示意图......................................................................19图 3-2 组合梁结构受力示意图..................................................................................23图 3-3 承压拱示意图..................................................................................................24图 3-4 帮部主次承载拱示意图..................................................................................28

【参考文献】