顶板破断动载作用下巷道锚固系统的损伤规律研究
发布时间：2021-04-07 10:07
对特厚砂岩顶板厚煤层工作面进行开采时,侧向坚硬顶板突然垮落失稳产生动载,从而对采场及采空区后方的沿空巷道产生扰动影响,矿压显现强烈,巷道锚固系统容易损伤破坏。本文基于小纪汗煤矿的实际生产情况,为了改善回采巷道的维护现状,结合现有的理论研究成果,开展相关理论、试验和应用研究,分析特厚坚硬顶板破断动载的形成机制,探究动载作用对巷道锚固系统的损伤规律,提出顶板破断动载扰动下巷道围岩控制技术。（1）小纪汗煤矿11215工作面受工程地质条件的影响,在推进至不同位置时呈现出阶段性的矿压显现特征,巷道支护系统强度降低,部分锚固系统和围岩破坏严重。由于深浅部岩层位移量的差异导致锚杆杆体承受的瞬时轴向拉应力超过其极限抗拉强度,锚杆在浅部产生破断;锚索会产生拉断和剪断两种破坏形式。（2）基于前人的理论研究成果,建立了在煤层开采过程中侧向坚硬顶板结构的力学分析模型,提出了侧向顶板结构的破断机理。当悬臂梁破断失稳,其内部积聚的弹性能得到释放,形成“断裂型动载”;当上部岩梁结构与悬臂梁之间发生破断,最终垮落并冲击采空区,形成“冲击型动载”,分别对这两种动载类型进行解析,获得了两种动载类型的强度。（3）利用FLA...
【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】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
小纪汗井田示意图
2特厚砂岩顶板厚煤层开采地质条件92特厚砂岩顶板厚煤层开采地质条件2GeologicalConditionsofMiningThickCoalSeamwithExtra-thickSandstoneRoof2.1井田地质条件（GeologicalConditionsinWell-fieldSystem）2.1.1矿井概况小纪汗煤矿位于榆林市区西北部，直线距离20余千米，属于榆横矿区北区，示意图如图2-1所示。小纪汗井田边界划分方法是：东部以榆溪河为边界，南部以西红墩井田、红石峡井田为界，西与可可盖勘查区毗邻，北部边界为榆横矿区北界。地理坐标为：东经109°25"25.72″～109°41"35.47″，北纬38°22"17.99″～38°30"06.15″。井田东西方向上最长达23.43km，南北宽约7.88～14.33km，面积为251.75km2左右。图2-1小纪汗井田示意图Figure2-1SchematicdiagramofXiaojihanwell-fieldsystem小纪汗井田地处陕西省北部的沙漠滩地区，整个矿井在地势上呈西高东低的趋势，地形地貌在总体上比较平坦，最高处和最低处分别位于井田的西侧和东侧，最大相对高差为148.5m。整个井田的开采方式均为盘区条带式开采，主采煤层为2煤，其盘区划分情况如图2-2所示。图2-2小纪汗煤矿盘区划分图Figure2-2Xiaojihancoalminepanelzoningmap
2 特厚砂岩顶板厚煤层开采地质条件 （2）区域构造 区域构造主要位于陕北斜坡中部，主要处在鄂尔多斯盆地次级构造单元之中（如图 2-3 所示）。在这条斜坡的四周赋存有多处构造，北部存在有伊盟隆起，西部有天环坳陷，小纪汗井田地处在这些构造体系中。陕北斜坡主要为单斜构造，延伸方向向西北偏斜，略有倾角，平均为 1°～3°。次级构造存在有轻缓的向斜、背斜及少量隆起等，地质构造简单，无明显大型的褶皱。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大范围顶板岩体垮落冲击动载对采场底板破坏的影响研究[J]. 黄琪嵩,程久龙,丁厚成,冯俊军,胡新成. 采矿与安全工程学报. 2019(06)
[2]我国煤矿冲击地压发展70年:理论与技术体系的建立与思考[J]. 齐庆新,李一哲,赵善坤,张宁博,郑伟钰,李海涛,李宏艳. 煤炭科学技术. 2019(09)
[3]叠加采动影响下保留巷道围岩破坏机理及其控制技术[J]. 吕坤,邓志刚,冯吉成,玄忠堂,肖建,吴祥业. 采矿与安全工程学报. 2019(04)
[4]煤炭开采与岩层运动[J]. 钱鸣高,许家林. 煤炭学报. 2019(04)
[5]浅析煤矿巷道支护技术的应用[J]. 张帅. 神华科技. 2019(03)
[6]基于损伤危险指数的巷道围岩损伤评价数值模拟[J]. 任仲久. 煤矿安全. 2018(06)
[7]煤矿巷道支护技术的应用及发展[J]. 郭国平. 中国矿山工程. 2018(02)
[8]岩层移动理论与力学模型及其展望[J]. 左建平,孙运江,文金浩,李政岱. 煤炭科学技术. 2018(01)
[9]冲击地压巷道锚杆-围岩系统复刚度特性[J]. 王爱文,潘一山,李忠华,赵宝友. 中国矿业大学学报. 2018(01)
[10]中低速冲击载荷下巷道内裂纹的动态响应[J]. 周磊,朱哲明,董玉清,应鹏. 岩石力学与工程学报. 2017(06)
博士论文
[1]冲击地压的冲击启动机理及其应用[D]. 潘俊锋.煤炭科学研究总院 2016
[2]巨厚坚硬岩层运动诱发动力灾害机理研究[D]. 姚顺利.北京科技大学 2015
[3]特厚煤层坚硬顶板破断动载特征及巷道围岩控制研究[D]. 于洋.中国矿业大学 2015
[4]厚煤层大采高综采采场覆岩破断失稳规律及控制研究[D]. 吴锋锋.中国矿业大学 2014
[5]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
[6]采矿岩石压力拱演化规律及其应用的研究[D]. 杜晓丽.中国矿业大学 2011
[7]锚杆—围岩结构系统低应变动力响应理论与应用研究[D]. 陈建功.重庆大学 2006
[8]综采放顶煤采场厚层坚硬顶板稳定性分析及应用[D]. 史红.山东科技大学 2005
硕士论文
[1]综放采场“O-S”型覆岩结构转化及应用研究[D]. 冯飞胜.安徽理工大学 2015
[2]急倾斜煤层层间岩柱动力失稳致灾机制研究[D]. 刘彪.西安科技大学 2015
[3]大安山煤矿深部巷道动载条件让压支护技术研究[D]. 汪北方.辽宁工程技术大学 2013
[4]锚杆岩土体系统地震动力响应分析[D]. 贾斌.重庆大学 2010
[5]锚杆内锚固段锚固特性及软岩锚固结构研究[D]. 张爱民.中南大学 2009
[6]动载作用下邻近巷道围岩动态响应与支护参数的研究[D]. 周胜兵.安徽理工大学 2008
本文编号：3123302
【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】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
小纪汗井田示意图
2特厚砂岩顶板厚煤层开采地质条件92特厚砂岩顶板厚煤层开采地质条件2GeologicalConditionsofMiningThickCoalSeamwithExtra-thickSandstoneRoof2.1井田地质条件（GeologicalConditionsinWell-fieldSystem）2.1.1矿井概况小纪汗煤矿位于榆林市区西北部，直线距离20余千米，属于榆横矿区北区，示意图如图2-1所示。小纪汗井田边界划分方法是：东部以榆溪河为边界，南部以西红墩井田、红石峡井田为界，西与可可盖勘查区毗邻，北部边界为榆横矿区北界。地理坐标为：东经109°25"25.72″～109°41"35.47″，北纬38°22"17.99″～38°30"06.15″。井田东西方向上最长达23.43km，南北宽约7.88～14.33km，面积为251.75km2左右。图2-1小纪汗井田示意图Figure2-1SchematicdiagramofXiaojihanwell-fieldsystem小纪汗井田地处陕西省北部的沙漠滩地区，整个矿井在地势上呈西高东低的趋势，地形地貌在总体上比较平坦，最高处和最低处分别位于井田的西侧和东侧，最大相对高差为148.5m。整个井田的开采方式均为盘区条带式开采，主采煤层为2煤，其盘区划分情况如图2-2所示。图2-2小纪汗煤矿盘区划分图Figure2-2Xiaojihancoalminepanelzoningmap
2 特厚砂岩顶板厚煤层开采地质条件 （2）区域构造 区域构造主要位于陕北斜坡中部，主要处在鄂尔多斯盆地次级构造单元之中（如图 2-3 所示）。在这条斜坡的四周赋存有多处构造，北部存在有伊盟隆起，西部有天环坳陷，小纪汗井田地处在这些构造体系中。陕北斜坡主要为单斜构造，延伸方向向西北偏斜，略有倾角，平均为 1°～3°。次级构造存在有轻缓的向斜、背斜及少量隆起等，地质构造简单，无明显大型的褶皱。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大范围顶板岩体垮落冲击动载对采场底板破坏的影响研究[J]. 黄琪嵩,程久龙,丁厚成,冯俊军,胡新成. 采矿与安全工程学报. 2019(06)
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[5]浅析煤矿巷道支护技术的应用[J]. 张帅. 神华科技. 2019(03)
[6]基于损伤危险指数的巷道围岩损伤评价数值模拟[J]. 任仲久. 煤矿安全. 2018(06)
[7]煤矿巷道支护技术的应用及发展[J]. 郭国平. 中国矿山工程. 2018(02)
[8]岩层移动理论与力学模型及其展望[J]. 左建平,孙运江,文金浩,李政岱. 煤炭科学技术. 2018(01)
[9]冲击地压巷道锚杆-围岩系统复刚度特性[J]. 王爱文,潘一山,李忠华,赵宝友. 中国矿业大学学报. 2018(01)
[10]中低速冲击载荷下巷道内裂纹的动态响应[J]. 周磊,朱哲明,董玉清,应鹏. 岩石力学与工程学报. 2017(06)
博士论文
[1]冲击地压的冲击启动机理及其应用[D]. 潘俊锋.煤炭科学研究总院 2016
[2]巨厚坚硬岩层运动诱发动力灾害机理研究[D]. 姚顺利.北京科技大学 2015
[3]特厚煤层坚硬顶板破断动载特征及巷道围岩控制研究[D]. 于洋.中国矿业大学 2015
[4]厚煤层大采高综采采场覆岩破断失稳规律及控制研究[D]. 吴锋锋.中国矿业大学 2014
[5]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
[6]采矿岩石压力拱演化规律及其应用的研究[D]. 杜晓丽.中国矿业大学 2011
[7]锚杆—围岩结构系统低应变动力响应理论与应用研究[D]. 陈建功.重庆大学 2006
[8]综采放顶煤采场厚层坚硬顶板稳定性分析及应用[D]. 史红.山东科技大学 2005
硕士论文
[1]综放采场“O-S”型覆岩结构转化及应用研究[D]. 冯飞胜.安徽理工大学 2015
[2]急倾斜煤层层间岩柱动力失稳致灾机制研究[D]. 刘彪.西安科技大学 2015
[3]大安山煤矿深部巷道动载条件让压支护技术研究[D]. 汪北方.辽宁工程技术大学 2013
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[5]锚杆内锚固段锚固特性及软岩锚固结构研究[D]. 张爱民.中南大学 2009
[6]动载作用下邻近巷道围岩动态响应与支护参数的研究[D]. 周胜兵.安徽理工大学 2008
本文编号：3123302
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