成庄煤矿4322工作面运输平巷支护技术研究

发布时间：2020-10-29 18:26

　　 本文针对成庄煤矿采煤工作面运输平巷支护问题,选择4322工作面为实验对象,根据现场测试、理论分析和数值模拟,对巷帮顶煤岩体强度和结构进行了测试;根据实测的结果进行模数值拟研究,对锚杆支护及巷道围岩在不同应力、岩性环境下的破碎机理进行分析,借鉴相似工程经验,最终提出4322工作面运输平巷低密度高强稳定型锚杆支护方案,在降低锚杆的支护密度的同时,提高巷道锚杆的支护强度,有效控制巷道服务期间的变形的前提下,使支护成本大大降低,提高掘进效率,取得了良好的应用效果。研究取得主要结论如下:(1)4322工作面运输平巷顶板以上10m范围内以砂岩为主,平均强度为52.75MPa,3#煤体强度平均值为14.5MPa,浅部煤体较松散,完整性差;深部煤体较完整,有利于发挥锚杆的主动支护作用。4322工作面运输平巷属于中等应力场,顶板为砂岩,巷道破坏范围和变形程度较小,两帮和底板破坏范围相对大于顶板,掘进时需加强巷道帮部和顶板支护,可适当降低支护密度。但间排距不能过大。对4322工作面运输平巷支护密度模拟表明,采用锚杆排距1100mm支护时,其顶板和两帮应力分布及最大位移量、塑性区分布与排距1000mm结果基本相同,可一定程度降低密度,提高掘进速度。(2)4322工作面运输平巷锚杆支护初始设计,采用树脂加长锚固、高预紧力、高强度锚杆支护系统,并进行锚索补强,高强高预应力锚杆支护可以克服普通高强锚杆适用中存在的主要缺陷,及时施加高预拉力,有效的阻止围岩非连续变形,使锚固区载荷趋于均匀并实现连续传递。锚杆预紧扭矩不小于400N·m,顶板锚杆排距1100mm,每排5根锚杆,间距1150mm。帮部锚杆排距1100mm,每排3根锚杆,间距1200mm。顶板锚索呈2-0-2布置,排距为2200mm,间距2000mm,锚索预紧力250kN。采用高强度的可调心拱形托板及配套锁具,锚索托板承载能力不低于500kN。(3)对4322工作面运输平巷支护设计矿压监测表明:掘进期间表面位移变化较小,顶板稳定得到了有效控制,离层现象基本没有发生;回采期间在强力锚杆支护下,巷道整体变形较小,顶底板移近量较大主要是巷道底鼓;锚杆、锚索受力比较均匀,没有太大幅度的变化,且锚杆、锚索工作阻力分别在其破断载荷的40%~50%,支护强度安全可靠。(4)成庄矿采煤工作面运输平巷采用原支护方案施工巷道掘进进尺约为300米/月,采用低密度支护后达到335米/月,巷道掘进进尺提高11.6%。而且能有效节约巷道支护材料用量,可减小生产支护材料期间产生废弃物对环境的污染。在保证巷道支护强度的基础上,尽量降低锚杆的支护密度,工人的劳动强度大降低,巷道的掘进效率相应得到了提高,对工作面的生产快速衔接大有裨益。可为成庄矿乃至矿区其它矿井类似条件巷道支护提供经验数据。不仅具有实用性,而且技术性、理论性强,应用前景明确,具有较好的推广应用价值。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD353
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究内容
    1.4 本文研究目标
    1.5 技术路线图
2 巷道围岩稳定性影响因素与机理
    2.1 巷道围岩稳定性机理
    2.2 围岩结构窥视及强度测试
    2.3 巷道围岩变形及破坏机理数值模拟分析
    2.4 本章小结
3 巷道支护方案与参数设计
    3.1 巷道锚杆支护作用机理分析
    3.2 锚杆支护设计方法与支护原则
    3.3 实验巷道地质力学评估
    3.4 锚杆支护数值模拟
    3.5 锚杆支护初始设计
    3.6 本章小结
4 工业型试验及矿压监测
    4.1 锚杆支护矿压监测方法
    4.2 矿压监测数据分析
    4.3 本章小结
5 主要结论
参考文献
作者简历
学位论文数据集

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 景晨曦;;经坊煤矿井下巷道煤岩体地质力学技术测试原理及应用[J];中国煤炭工业;2015年08期

2 王正义;窦林名;王桂峰;;动载作用下圆形巷道锚杆支护结构破坏机理研究[J];岩土工程学报;2015年10期

3 白宇;;基于围岩结构分析的软煤区支护优化研究[J];山东煤炭科技;2015年04期

4 常江阳;张东峰;;基于松动圈理论的破碎软岩巷道支护研究与应用[J];矿业研究与开发;2015年03期

5 徐虎平;;岳南煤业19101工作面回风巷支护技术研究[J];煤炭与化工;2014年10期

6 赵亚军;杨勇;贺龙;王伟;雷明;严晓楠;;高预应力锚杆的加固拱理论数值模拟[J];煤矿安全;2014年09期

7 冯耀东;;浅析地质力学测试对矿井开拓部署的影响[J];技术与市场;2014年08期

8 于辉;唐仁学;孔令根;牛智勇;;围岩松动圈支护理论在煤巷支护设计中的应用[J];中国矿业;2014年08期

9 魏浩;;中煤平朔井工一矿地质力学测试与应用[J];矿业装备;2014年02期

10 蔡明;赵星光;KAISER P K;;论完整岩体的现场强度[J];岩石力学与工程学报;2014年01期

本文编号：2861285