深井软岩巷道多重扰动效应分析与工程应用

发布时间：2020-07-17 11:01

【摘要】：随着浅部煤炭资源的渐趋枯竭,矿井开采水平越来越深。在深部煤炭开采过程中,软岩巷道支护成为一大技术难题,特别是位于煤层开采后造成的应力集中区下方、又受到邻近巷道施工影响的软岩蹬空巷道,围岩变形量大、巷道极易失稳。为此,论文对该类巷道扰动效应进行研究分析。丁集煤矿西三采区集中轨道大巷、集中皮带机大巷和集中回风大巷均位于上、下煤层之间,受上覆煤层部分采空引起的应力集中区影响,特别是三条巷道施工时相互之间扰动影响,使得围岩应力分布变得复杂,巷道稳定性变差。对此,本文以其为工程背景,通过理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法对此进行研究。通过理论分析,研究了相邻巷道开挖扰动对围岩应力的影响,结果表明深井巷道的掘进不仅影响邻近巷道的围岩应力分布,而且其自身围岩应力分布特征也存在不同,都受到邻近巷道布置间距的显著影响;分析了相邻巷道间的扰动效应,并给出了相邻巷道合理布置间距。采用FLAC3D数值模拟软件,对深井巷道空间位置、水平间距以及施工扰动的影响因素进行了模拟分析,考虑上下煤层之间的巷道不同空间位置、相邻巷道间的不同水平距离、不同支护方案进行了模拟分析,在此基础上,提出了巷道群最优空间关系以及巷道支护优化设计方案,并应用于现场工程实际。根据现场工程应用情况,制定了巷道施工扰动效应分析的现场监测方案,对丁集煤矿西三采区深井巷道群扰动影响进行监测分析。通过工程实际监测,分析研究了深井巷道群扰动效应的实际影响效果。图[59]表[16]参[60]
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD353
【图文】：

煤炭消耗,全球,总量

世界各国使用的能源依然是一次性能源，煤炭占世界一次性能源消耗逡逑的２７％，世界发电量的４５％，今后，煤炭在一次性能源结构中仍然占有重要地位。逡逑从图１可以看出，２００７年以来全球煤炭消费呈现一定的市场波动性，２０１３年全球逡逑煤炭消费量达到近年来峰值，达３８６５．３百万吨油当量，近年消费量有所下降，２０１７逡逑年全球煤炭消费量为３７３１．５百万吨油当量。煤炭工业在国民经济中占据着重要地逡逑位，而且，在未来经济发展中仍具有很强的市场竞争力。因此，必须要保证煤炭逡逑工业可持续发展［１＿２］。逡逑３９００逡逑３８６５邋３邋３８６２．邋２逡逑３８００邋．逦３７７８．９邋３＿５邋岕逡逑４逦Ｈ邋＿邋胃逡逑３７００邋－逡逑３６0°＇邋ｗ邋１１１１１邋ｊ邋ｉ逡逑ＥｋｌＥｉｉｌ逡逑２００９逦２０１０逦２０１１逦２０１２逦２０１３逦２０１４逦２０１５逦２０１６逦２０１７逡逑全球煤炭消耗量：百万吨＾逡逑图１邋２００９年－２０１７年全球煤炭消耗总量逡逑Ｆｉｇ．ｌ邋Ｔｏｔａｌ邋ｇｌｏｂａｌ邋ｃｏａｌ邋ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ邋ｆｒｏｍ邋２００９邋ｔｏ邋２０１７逡逑目前，随着煤炭资源的大量开采利用，绝大部分浅部的资源己经被开采完毕，逡逑只有极少数的浅部露天开采煤矿还在运行。因此，煤炭开采朝着深度更大、地质逡逑条件更加复杂方向发展，而且部分地区的矿井深度己然达到１０００邋ｍ，由于煤矿开逡逑采深度及开采速度不断增加，在地球深部“五高两扰动”的复杂开采情况下［３］，逡逑软岩变形大、巷道内涌水、地应力高、地温高、矿山压力及岩层运动等各种情况逡逑较浅部矿井更为复杂

技术路线图

图２技术路线图逡逑Ｆｉｇ．２邋ｒｅｓｅａｒｃｈ邋ｒｏｕｔｅ逡逑

组件图,组件图,测试系统,应变花

场地质条件更加复杂，地应力对巷道围岩产生变形与破坏的影响更加严峻，在煤逡逑矿进行地应力测量，掌握地应力分布规律，对采区和巷道布置、数值模拟、支护逡逑参数设计都具有重要意义。逡逑２．２．１地应力测试方法逡逑地应力测试方法［５５］的分类没有统一标准，根据测量原理的区别分为应力恢复逡逑法、应力解除法、应变恢复法、应变解除法、水压致裂法、声发射法、Ｊ射线法、逡逑重力法等八类。本次测量采用的澳大利亚联邦科学和工业研究组织（ＣＳＩＲＯ）资逡逑源开发研宄所岩石力学部研发的空芯包体式三轴应力计（经中国地质力学研究所逡逑改进）。逡逑（１）方法简介逡逑该应力计由嵌入环氧树脂筒中的１２个电阻应变片组成，每个应变花有四个应逡逑变片。每个应变花相隔１２０°，共三个应变花，应变花用来测量岩芯应力解除前后逡逑的应变值。逡逑

【参考文献】