棋盘井矿采动叠加应力作用下巷道围岩裂隙演化及其控制技术研究
发布时间：2021-04-01 02:44
由于受到采动应力叠加作用的影响,棋盘井矿辅运北大巷变形严重。而导致巷道变形破坏的内在原因通常较为复杂,本文以神华棋盘井矿辅运北大巷为工程背景,分析了巷道的变形破坏机理,通过运用UDEC数值模拟、理论分析、现场调研等方法,对巷道在不同时期的水平及垂直应力分布特征、裂隙扩展规律、位移场分布特点等方面进行了研究,分析了辅运北大巷破坏的原因及破坏机理。并以此为依托结合数值模拟与现场实测等方法,确定了巷道的合理支护措施,进而使辅运北大巷的变形破坏在一定程度上得到了控制。其主要研究成果如下:（1）利用UDEC数值模拟软件进行模拟计算,得到了辅运北大巷在巷道开挖期间的垂直及水平应力范围,以及裂隙发育、位移场分布特点。通过分析巷道两侧0906工作面和0907工作面采动期间巷道应力分布,裂隙扩展规律以及位移场分布规律,进而得到了辅运北大巷的变形机理,为辅运北大巷的支护设计提供理论基础。（2）针对所分析辅运北大巷围岩变形破坏机理提出合理的注浆方案,确定了注浆深度,注浆压力等注浆参数。利用UDEC进行模拟计算,对比不同注浆方案下围岩变形情况,进而选择合理有效的注浆方案。为在注浆加固后可以更好的控制围岩变形,...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
辅运北大巷变形破坏图
图 2-2 辅运北大巷巷道布置平面图Figure 2-2 Layout plan of Auxiliary transport north roadway2.2 工程背景（Engineering Background）2.2.1 现场观测结果9#煤辅运北大巷原方案采用的是锚网索喷支护，巷道掘进完成后，由于受到020906 及 010907 工作采动影响，辅运北大巷发生二次变形，经现场勘查得出，表现为底鼓顶板下沉，两帮有一定移近量。巷道顶板不完整，其中1930m到1950m段巷道右侧顶板挤压突出，1960m 到 1990m 段巷道顶板左部受压突出，左右帮浆皮开裂，有较严重的底鼓。两端锚索布置过于靠近肩角，顶板 W 型钢带为人工弯折兜顶，作用有限。辅运北大巷 2000m 处，主要表现为两帮移近及肩窝处收敛，右帮变形大于左帮。回风北大巷主要表现为整体变形量主要表现为，左帮沿顶板移近及巷道底鼓，左侧肩窝收敛量大于右侧，底鼓量大。部分巷道呈现非对称底鼓状态，右侧底板
图 2-5 辅运北大巷钻孔窥视图Figure 2-5 Glimpse of view of surrounding rock of Auxiliary transport north roadway由钻孔观察结果可知，受工作面采动影响，辅运北大巷顶板条件较差，发育各种节理与裂隙，破碎区广泛分布，一些位置发生了明显的离层，顶板整体性差，辅运北大巷左帮完整性较差，整体比较破碎，右帮存在多条纵向裂隙及破带，完整性不佳。.3 巷道围岩变形机理初步分析（Preliminary Analysis oneformation Mechanism of Roadway Surrounding Rock）随着开采的进行，巷道围岩应力逐步增高。随着巷道的开挖和工作面采动的响，巷道围岩原有的应力被打破，在打破原有应力状态之后，巷道原岩应力进重新分布，巷道围岩不稳定，经过围岩的变形和移动，到最后应力重新平衡这个平衡过程中，各种作用力将作用在围岩及其围岩支护结构，一旦超出其所承受的强度范围，就会出现强烈的矿压显现，如底鼓，顶板下沉，片帮等而造这一系列破坏的因素较多，如地质条件影响和采动掘进影响等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]沿空留巷下位岩层断裂特征数值模拟及控制技术研究[J]. 李国栋,王襄禹. 煤炭科学技术. 2017(04)
[2]我国煤矿巷道锚杆支护技术发展60年及展望[J]. 康红普. 中国矿业大学学报. 2016(06)
[3]薄煤层切顶卸压自动成巷关键参数研究[J]. 郭志飚,王将,曹天培,陈炼,王炯. 中国矿业大学学报. 2016(05)
[4]深部多裂隙岩体开挖变形破坏规律模型试验研究[J]. 李树忱,马腾飞,蒋宇静,李术才,张露晨. 岩土工程学报. 2016(06)
[5]深部高水平构造应力巷道围岩稳定性分析及控制[J]. 何富连,张广超. 中国矿业大学学报. 2015(03)
[6]近距离煤层群开采底板不同分区采动裂隙动态演化规律[J]. 张勇,张春雷,赵甫. 煤炭学报. 2015(04)
[7]关键层位置与采高对支承压力影响规律的研究及应用[J]. 李竹,谢建林,汪锋,郭杰凯. 煤炭技术. 2015(03)
[8]动压巷道变形分析及围岩控制技术[J]. 鞠明和,孙玉亮,陈志锋,周健,李冬伟,潘凡. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2014(06)
[9]厚煤顶大断面切眼裂隙场演化及围岩稳定性分析[J]. 何富连,许磊,吴焕凯,王艳飞. 煤炭学报. 2014(02)
[10]大断面软煤层大巷围岩控制优化设计[J]. 刘锦荣,康庆涛. 采矿与安全工程学报. 2013(06)
博士论文
[1]深部岩体变形破裂时空演化规律与机理研究[D]. 林志斌.中国矿业大学 2015
[2]沿空留巷围岩结构运动稳定机理与控制研究[D]. 陈勇.中国矿业大学 2012
[3]煤矿巷道树脂锚固体力学行为及锚杆杆体承载特性研究[D]. 赵一鸣.中国矿业大学 2012
[4]深部巷道围岩破裂演化过程及其控制机理研究与应用[D]. 陈坤福.中国矿业大学 2009
[5]巷道围岩应力场及变形时效性研究[D]. 黄先伍.中国矿业大学 2008
硕士论文
[1]软岩巷道高预紧力大变形锚杆支护技术研究[D]. 王新.山东大学 2016
[2]新元煤矿动压巷道围岩控制技术研究[D]. 杨括宇.中国矿业大学 2015
[3]远距离采动影响下深井大巷围岩失稳与控制技术研究[D]. 陈瑶.中国矿业大学 2014
[4]综放沿空留巷围岩及充填体稳定性研究[D]. 毕俊刚.太原理工大学 2014
[5]动压巷道围岩破坏机理及其控制研究[D]. 许岩.西安科技大学 2009
[6]动压影响下大巷围岩变形机理与卸压控制研究[D]. 张向阳.安徽理工大学 2007
本文编号：3112544
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
辅运北大巷变形破坏图
图 2-2 辅运北大巷巷道布置平面图Figure 2-2 Layout plan of Auxiliary transport north roadway2.2 工程背景（Engineering Background）2.2.1 现场观测结果9#煤辅运北大巷原方案采用的是锚网索喷支护，巷道掘进完成后，由于受到020906 及 010907 工作采动影响，辅运北大巷发生二次变形，经现场勘查得出，表现为底鼓顶板下沉，两帮有一定移近量。巷道顶板不完整，其中1930m到1950m段巷道右侧顶板挤压突出，1960m 到 1990m 段巷道顶板左部受压突出，左右帮浆皮开裂，有较严重的底鼓。两端锚索布置过于靠近肩角，顶板 W 型钢带为人工弯折兜顶，作用有限。辅运北大巷 2000m 处，主要表现为两帮移近及肩窝处收敛，右帮变形大于左帮。回风北大巷主要表现为整体变形量主要表现为，左帮沿顶板移近及巷道底鼓，左侧肩窝收敛量大于右侧，底鼓量大。部分巷道呈现非对称底鼓状态，右侧底板
图 2-5 辅运北大巷钻孔窥视图Figure 2-5 Glimpse of view of surrounding rock of Auxiliary transport north roadway由钻孔观察结果可知，受工作面采动影响，辅运北大巷顶板条件较差，发育各种节理与裂隙，破碎区广泛分布，一些位置发生了明显的离层，顶板整体性差，辅运北大巷左帮完整性较差，整体比较破碎，右帮存在多条纵向裂隙及破带，完整性不佳。.3 巷道围岩变形机理初步分析（Preliminary Analysis oneformation Mechanism of Roadway Surrounding Rock）随着开采的进行，巷道围岩应力逐步增高。随着巷道的开挖和工作面采动的响，巷道围岩原有的应力被打破，在打破原有应力状态之后，巷道原岩应力进重新分布，巷道围岩不稳定，经过围岩的变形和移动，到最后应力重新平衡这个平衡过程中，各种作用力将作用在围岩及其围岩支护结构，一旦超出其所承受的强度范围，就会出现强烈的矿压显现，如底鼓，顶板下沉，片帮等而造这一系列破坏的因素较多，如地质条件影响和采动掘进影响等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]沿空留巷下位岩层断裂特征数值模拟及控制技术研究[J]. 李国栋,王襄禹. 煤炭科学技术. 2017(04)
[2]我国煤矿巷道锚杆支护技术发展60年及展望[J]. 康红普. 中国矿业大学学报. 2016(06)
[3]薄煤层切顶卸压自动成巷关键参数研究[J]. 郭志飚,王将,曹天培,陈炼,王炯. 中国矿业大学学报. 2016(05)
[4]深部多裂隙岩体开挖变形破坏规律模型试验研究[J]. 李树忱,马腾飞,蒋宇静,李术才,张露晨. 岩土工程学报. 2016(06)
[5]深部高水平构造应力巷道围岩稳定性分析及控制[J]. 何富连,张广超. 中国矿业大学学报. 2015(03)
[6]近距离煤层群开采底板不同分区采动裂隙动态演化规律[J]. 张勇,张春雷,赵甫. 煤炭学报. 2015(04)
[7]关键层位置与采高对支承压力影响规律的研究及应用[J]. 李竹,谢建林,汪锋,郭杰凯. 煤炭技术. 2015(03)
[8]动压巷道变形分析及围岩控制技术[J]. 鞠明和,孙玉亮,陈志锋,周健,李冬伟,潘凡. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2014(06)
[9]厚煤顶大断面切眼裂隙场演化及围岩稳定性分析[J]. 何富连,许磊,吴焕凯,王艳飞. 煤炭学报. 2014(02)
[10]大断面软煤层大巷围岩控制优化设计[J]. 刘锦荣,康庆涛. 采矿与安全工程学报. 2013(06)
博士论文
[1]深部岩体变形破裂时空演化规律与机理研究[D]. 林志斌.中国矿业大学 2015
[2]沿空留巷围岩结构运动稳定机理与控制研究[D]. 陈勇.中国矿业大学 2012
[3]煤矿巷道树脂锚固体力学行为及锚杆杆体承载特性研究[D]. 赵一鸣.中国矿业大学 2012
[4]深部巷道围岩破裂演化过程及其控制机理研究与应用[D]. 陈坤福.中国矿业大学 2009
[5]巷道围岩应力场及变形时效性研究[D]. 黄先伍.中国矿业大学 2008
硕士论文
[1]软岩巷道高预紧力大变形锚杆支护技术研究[D]. 王新.山东大学 2016
[2]新元煤矿动压巷道围岩控制技术研究[D]. 杨括宇.中国矿业大学 2015
[3]远距离采动影响下深井大巷围岩失稳与控制技术研究[D]. 陈瑶.中国矿业大学 2014
[4]综放沿空留巷围岩及充填体稳定性研究[D]. 毕俊刚.太原理工大学 2014
[5]动压巷道围岩破坏机理及其控制研究[D]. 许岩.西安科技大学 2009
[6]动压影响下大巷围岩变形机理与卸压控制研究[D]. 张向阳.安徽理工大学 2007
本文编号：3112544
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