朱集西矿千米深井沿空掘巷围岩控制技术研究
发布时间：2020-11-13 17:47
本文以朱集西矿11502工作面运输顺槽为研究对象,通过深入的现场调查,结合工程地质资料和实验室实验分析得出深井沿空掘巷失稳破坏特征,围绕合理煤柱宽度确定难题开展了理论分析和数值模拟工作,进而得到煤柱留设宽度。基于一次高强稳定型支护原理,提出了11502工作面运输顺槽围岩控制技术和支护体稳定性控制技术,最终通过现场工业性试验验证相关研究成果。本文主要研究结论有:(1)朱集西矿11502工作面运输顺槽属于典型的高应力软岩巷道,表现出两帮内移量大、底鼓严重的变形特点;经常出现锚杆索锚固失效,钢带、金属网等严重损坏现象;钻孔窥视发现巷道围岩破坏松动范围大于锚固区域。分析认为高地应力环境、沿空掘巷覆岩运动、巷道支护方式及参数选择不合理等是沿空巷道围岩失稳破坏的主要原因。(2)基于深井巷道围岩体在高应力作用下强度软化特点,通过煤柱力学模型的构建,分析并推导出煤柱两侧破碎和塑性区宽度求解函数,进一步得到合理煤柱宽度计算公式。基于11502工作面运输顺槽工程地质条件,计算得出煤柱最小宽度为4.6m。通过建立FLAC3D数值模型,研究了不同采深条件下采空区侧向支承压力变化特征,分析了护巷煤柱宽4m、6m、8m、10m、12m时煤柱、实体煤侧应力及位移分布特点,最终确定符合实际工程条件的煤柱宽度为8m。(3)考虑11502工作面运输顺槽地质采矿条件及围岩变形特点,提出了一次高强稳定型支护技术,即采用高强锚杆索及时高工作阻力支护巷道围岩体;从锚杆索协同支护原理出发,通过理论推导和数值模拟得出了锚杆索预紧力最佳匹配数值;针对锚杆索预紧力损失难题,提出锚杆二次预紧及锚索超张拉技术。(4)提出了增强锚杆锚固可靠性和锚索锚具防滑移自锁技术,通过在锚杆锚固端安设一伞状簧片装置,来有效保证锚杆在破碎围岩中可靠锚固;结合对锚索锚具工作状态的受力分析,提出在锚索尾端安装锚具防滑移自锁装置,以有效降低锚具滑移及钢绞线破断弹射现象发生可能性。(5)现场工业性试验表明,在留设8m煤柱宽度时,采用一次高强稳定型锚网支护方案,有效保证了沿空巷道支护效果,实现了11502工作面运输顺槽在整个服务期内不扩修的目标,使朱集西矿巷道支护水平迈上新台阶,真正实现了创益增收、安全高效的目标。
【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
【部分图文】：
（c）泥岩试样图 2-4 部分煤岩试样Figure 2-4 Part of coal and rock specimen验然密度测试用量积法测量煤岩自然密度，试样重量测量使量采用卡规法，对标准圆柱试样进行测试，煤量。试样侧面选取上中下三个断面，使用数显千分尺调零，计算平均值作为该试样的直径；然后在试柱体高度，并计算其平均值；最后使用电子天平3。表 2-3 煤岩样密度测试结果Table 2-3 Results of coal and rock specimens density tes均直径平均高度试样重量试样体积3试样
硕士学位论文岩A1 48.20 100.66 514.70 183.56 2.804A2 48.26 100.75 513.20 184.20 2.786277A3 48.36 101.45 511.21 186.26 2.745）单轴抗压强度参照国际岩石力学测试标准，单轴抗压强度试样选用 50×100mm的圆压力机开展单轴加载破坏实验。开始前在圆柱体试件上下底面涂抹黄油整完毕的承压板上，以 0.1mm/min 的速度对试样加载至卸荷。实验过程分试样表现为张拉破坏，煤和砂岩试样在破坏时出现弹射现象，部分实图 2-5，煤岩试件单轴抗压强度测定结果汇总于表 2-4。
图 2-6 单轴抗拉实验试样破坏形态Figure 2-6 The failure mode of specimens of the uniaxial anti-tensile experiment表 2-5 煤岩抗拉强度试验结果Table 2-5 Results of coal and rock specimens anti-tensile strength test件型试样编号试件尺寸 破坏载荷P/kN抗拉强度R/MPa平均直径/mm 高/mm/MP煤17 48.58 26.35 2.326 1.15718 48.85 26.08 3.048 1.5231.320 48.63 25.73 2.724 1.386岩32 48.71 26.31 5.714 2.83833 48.54 26.04 7.425 3.7403.234 48.63 25.65 6.467 3.301岩B1 48.58 26.46 14.423 7.143B2 48.34 26.18 12.381 6.2286.7B3 48.65 26.22 13.833 6.904（4）剪切强度试验煤岩试样剪切强度测定选取 45°、55°、65°共计 3 个加载角度，试样
【参考文献】
本文编号：2882456
【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
【部分图文】：
（c）泥岩试样图 2-4 部分煤岩试样Figure 2-4 Part of coal and rock specimen验然密度测试用量积法测量煤岩自然密度，试样重量测量使量采用卡规法，对标准圆柱试样进行测试，煤量。试样侧面选取上中下三个断面，使用数显千分尺调零，计算平均值作为该试样的直径；然后在试柱体高度，并计算其平均值；最后使用电子天平3。表 2-3 煤岩样密度测试结果Table 2-3 Results of coal and rock specimens density tes均直径平均高度试样重量试样体积3试样
硕士学位论文岩A1 48.20 100.66 514.70 183.56 2.804A2 48.26 100.75 513.20 184.20 2.786277A3 48.36 101.45 511.21 186.26 2.745）单轴抗压强度参照国际岩石力学测试标准，单轴抗压强度试样选用 50×100mm的圆压力机开展单轴加载破坏实验。开始前在圆柱体试件上下底面涂抹黄油整完毕的承压板上，以 0.1mm/min 的速度对试样加载至卸荷。实验过程分试样表现为张拉破坏，煤和砂岩试样在破坏时出现弹射现象，部分实图 2-5，煤岩试件单轴抗压强度测定结果汇总于表 2-4。
图 2-6 单轴抗拉实验试样破坏形态Figure 2-6 The failure mode of specimens of the uniaxial anti-tensile experiment表 2-5 煤岩抗拉强度试验结果Table 2-5 Results of coal and rock specimens anti-tensile strength test件型试样编号试件尺寸 破坏载荷P/kN抗拉强度R/MPa平均直径/mm 高/mm/MP煤17 48.58 26.35 2.326 1.15718 48.85 26.08 3.048 1.5231.320 48.63 25.73 2.724 1.386岩32 48.71 26.31 5.714 2.83833 48.54 26.04 7.425 3.7403.234 48.63 25.65 6.467 3.301岩B1 48.58 26.46 14.423 7.143B2 48.34 26.18 12.381 6.2286.7B3 48.65 26.22 13.833 6.904（4）剪切强度试验煤岩试样剪切强度测定选取 45°、55°、65°共计 3 个加载角度，试样
【参考文献】
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本文编号：2882456
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