深部煤巷偏压失稳机理与锚注耦合控制研究
发布时间：2021-08-25 18:52
随着我国煤矿开采深度的不断增加,原岩应力和构造应力不断升高,地质条件和回采环境也越来越复杂。深部煤层巷道可能会因为地质构造的影响而受到非均匀偏压力,比如,倾斜煤岩层地质构造对巷道造成的偏压力;也会由于煤体回采引起的动态变化的支承压力而使得巷道受到偏压作用,造成严重的非均称性变形破坏现象。本文以山西中煤华晋集团王家岭煤矿为工程背景,综合运用了模型试验、数值模拟、理论分析等方法来分析巷道在偏压作用下的失稳破坏情况。首先通过室内相似模型试验来揭示偏压作用下巷道的变形破坏特征,然后借助数值模拟软件分析了巷道在支承来压引起的偏压力下的非均称性破坏,归纳了煤巷顶板可能受到的偏压形式,并针对每种偏压形式下的巷道破坏特征提出了相应的锚注方案,最后应用到工程实践中,取得的成果主要有以下几个方面:（1）进行了相似材料模型试验,还原了工程现场中,近水平或倾斜煤岩层巷道在相邻区段回采引起的支承压力和本区段煤体回采引起的支承压力共同作用时,巷道上方的偏压受力分布和巷道的变形破坏情况,揭示了偏压作用下巷道的非均匀变形特征。（2）借助3DEC软件模拟煤体回采,并用MATLAB软件绘制出了当煤体回采不同距离时,巷道及...
【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】：136 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
（a）正断层 （b）逆断层 （c）平移断层图 2-1 断层构造类型Figure 2-1 Types of fault structural2）陷落柱构造偏压在煤层开采中，如果某一区域存在可溶性岩层，经历长时间的地下水的溶蚀后，会逐渐形成溶洞，继而会产生塌陷现象，形成陷落柱。柱内充填体与周围岩体密度差异较大，形成偏压。在陷落柱比较发育的地区，会给煤矿的生产造成很大的困难。在某些掘进工程中，当开拓主要运输巷道的时候，由于是施工的必要性，比如要满足通风和运输的需要，一般情况下是按照原设计方案进行施工的，这样会直接穿过陷落柱区域，巷道顶板围岩受力不均匀，破坏非对称性明显，给巷道的维护和顶板的管理造成很大的困难。3）褶皱构造偏压褶皱构造有背斜和向斜。围岩体应力场沿着褶皱切线方向，各层岩体分布的倾斜角度差异较大时，会分布着不同的应力场。生产巷道布置在这种地质构造层
体回采完形成的采空区的上覆岩层重量会向周围岩体发生转移，在范围的支承压力带，且当回采空间的形状和面积发生变化时，其分所变化。常用分布范围、应力峰值以及分布的形式来体现支承压力支承压力的影响范围不同，应力集中系数也不同[97]，两者的关系如表 2-1 应力集中系数与影响区范围的关系Table 2-1 Relation between stress concentration coefficient and the affected zon影响区范围/m 应力集中系数0~15 2＜K≤4.5715~30 1.5≤K＜330~45 1.3≤K＜245~60 1.2＜K＜1.3生产巷道掘进位置的不同也会导致其可能所受的偏压类型不同，即之间煤柱的宽度对巷道所受的偏压类型有较大的影响，巷道的受力-2 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应面法的煤柱下巷道稳定性多因素分析[J]. 焦建康,鞠文君,冯友良. 采矿与安全工程学报. 2017(05)
[2]基于偏应力场的巷道围岩破坏特征及工程稳定性控制[J]. 余伟健,吴根水,袁超,王平,杜少华. 煤炭学报. 2017(06)
[3]构造破碎区沿空掘巷偏应力分布特征与控制技术[J]. 马振乾,姜耀东,宋红华,李彦伟. 采矿与安全工程学报. 2017(01)
[4]考虑浆液黏度时空变化的速凝浆液渗透注浆扩散机制研究[J]. 张连震,张庆松,刘人太,李术才,王洪波,李卫,张世杰,朱光轩. 岩土力学. 2017(02)
[5]深部冲击地压巷道锚杆支护作用研究与实践[J]. 康红普,吴拥政,何杰,付玉凯. 煤炭学报. 2015(10)
[6]巷道围岩全断面锚注浆液渗透扩散规律研究[J]. 黄耀光,王连国,陆银龙. 采矿与安全工程学报. 2015(02)
[7]杨庄矿软岩巷道锚杆与钢管混凝土支架联合支护技术研究[J]. 李学彬,杨仁树,高延法,薛华俊. 采矿与安全工程学报. 2015(02)
[8]圆形巷道围岩偏应力场及塑性区分布规律研究[J]. 马念杰,李季,赵志强. 中国矿业大学学报. 2015(02)
[9]煤柱下底板偏应力区域特征及案例[J]. 许磊,魏海霞,肖祯雁,李博. 岩土力学. 2015(02)
[10]基于模型试验的劈裂注浆机制分析[J]. 李鹏,张庆松,张霄,李术才,张伟杰,李梦天,王倩. 岩土力学. 2014(11)
博士论文
[1]综放大断面沿空煤巷围岩稳定性及不对称支护[D]. 梅星.中国矿业大学(北京) 2016
[2]化学注浆扩散机理的透明土试验研究[D]. 高岳.中国矿业大学 2016
[3]隧道泥质充填断层破碎带劈裂注浆扩散机理及工程应用[D]. 俞文生.长沙理工大学 2015
[4]特大断面碎裂厚煤层巷道围岩控制机理及支护系统研究[D]. 殷东平.中国矿业大学（北京） 2011
硕士论文
[1]采动影响下巷道围岩变形机理及支护技术研究[D]. 左超.安徽理工大学 2017
[2]注浆技术在路基加固中的机理及应用研究[D]. 王丽娜.山东大学 2017
[3]深部水平巷道群围岩变形机理与支护对策研究[D]. 朱朋彬.安徽理工大学 2016
[4]深部薄煤层双侧沿空留巷支护技术及巷旁支护材料研究[D]. 张适.重庆大学 2015
[5]深部巷道围岩动态变形破坏与稳定机理研究[D]. 张建.中国矿业大学 2015
[6]余吾矿高应力软岩煤巷失稳机理及加固技术研究[D]. 成小雨.西安科技大学 2015
[7]深井巷道锚注支护机理研究[D]. 倪国栋.河北工程大学 2015
[8]矩形巷道围岩受力与变形破坏特性试验研究[D]. 王爱辉.西安科技大学 2014
[9]破碎围岩注浆加固技术研究[D]. 张王磊.河南理工大学 2014
[10]王家岭煤矿厚煤层综放开采覆岩活动规律研究[D]. 张杨.中国矿业大学 2014
本文编号：3362662
【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】：136 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
（a）正断层 （b）逆断层 （c）平移断层图 2-1 断层构造类型Figure 2-1 Types of fault structural2）陷落柱构造偏压在煤层开采中，如果某一区域存在可溶性岩层，经历长时间的地下水的溶蚀后，会逐渐形成溶洞，继而会产生塌陷现象，形成陷落柱。柱内充填体与周围岩体密度差异较大，形成偏压。在陷落柱比较发育的地区，会给煤矿的生产造成很大的困难。在某些掘进工程中，当开拓主要运输巷道的时候，由于是施工的必要性，比如要满足通风和运输的需要，一般情况下是按照原设计方案进行施工的，这样会直接穿过陷落柱区域，巷道顶板围岩受力不均匀，破坏非对称性明显，给巷道的维护和顶板的管理造成很大的困难。3）褶皱构造偏压褶皱构造有背斜和向斜。围岩体应力场沿着褶皱切线方向，各层岩体分布的倾斜角度差异较大时，会分布着不同的应力场。生产巷道布置在这种地质构造层
体回采完形成的采空区的上覆岩层重量会向周围岩体发生转移，在范围的支承压力带，且当回采空间的形状和面积发生变化时，其分所变化。常用分布范围、应力峰值以及分布的形式来体现支承压力支承压力的影响范围不同，应力集中系数也不同[97]，两者的关系如表 2-1 应力集中系数与影响区范围的关系Table 2-1 Relation between stress concentration coefficient and the affected zon影响区范围/m 应力集中系数0~15 2＜K≤4.5715~30 1.5≤K＜330~45 1.3≤K＜245~60 1.2＜K＜1.3生产巷道掘进位置的不同也会导致其可能所受的偏压类型不同，即之间煤柱的宽度对巷道所受的偏压类型有较大的影响，巷道的受力-2 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应面法的煤柱下巷道稳定性多因素分析[J]. 焦建康,鞠文君,冯友良. 采矿与安全工程学报. 2017(05)
[2]基于偏应力场的巷道围岩破坏特征及工程稳定性控制[J]. 余伟健,吴根水,袁超,王平,杜少华. 煤炭学报. 2017(06)
[3]构造破碎区沿空掘巷偏应力分布特征与控制技术[J]. 马振乾,姜耀东,宋红华,李彦伟. 采矿与安全工程学报. 2017(01)
[4]考虑浆液黏度时空变化的速凝浆液渗透注浆扩散机制研究[J]. 张连震,张庆松,刘人太,李术才,王洪波,李卫,张世杰,朱光轩. 岩土力学. 2017(02)
[5]深部冲击地压巷道锚杆支护作用研究与实践[J]. 康红普,吴拥政,何杰,付玉凯. 煤炭学报. 2015(10)
[6]巷道围岩全断面锚注浆液渗透扩散规律研究[J]. 黄耀光,王连国,陆银龙. 采矿与安全工程学报. 2015(02)
[7]杨庄矿软岩巷道锚杆与钢管混凝土支架联合支护技术研究[J]. 李学彬,杨仁树,高延法,薛华俊. 采矿与安全工程学报. 2015(02)
[8]圆形巷道围岩偏应力场及塑性区分布规律研究[J]. 马念杰,李季,赵志强. 中国矿业大学学报. 2015(02)
[9]煤柱下底板偏应力区域特征及案例[J]. 许磊,魏海霞,肖祯雁,李博. 岩土力学. 2015(02)
[10]基于模型试验的劈裂注浆机制分析[J]. 李鹏,张庆松,张霄,李术才,张伟杰,李梦天,王倩. 岩土力学. 2014(11)
博士论文
[1]综放大断面沿空煤巷围岩稳定性及不对称支护[D]. 梅星.中国矿业大学(北京) 2016
[2]化学注浆扩散机理的透明土试验研究[D]. 高岳.中国矿业大学 2016
[3]隧道泥质充填断层破碎带劈裂注浆扩散机理及工程应用[D]. 俞文生.长沙理工大学 2015
[4]特大断面碎裂厚煤层巷道围岩控制机理及支护系统研究[D]. 殷东平.中国矿业大学（北京） 2011
硕士论文
[1]采动影响下巷道围岩变形机理及支护技术研究[D]. 左超.安徽理工大学 2017
[2]注浆技术在路基加固中的机理及应用研究[D]. 王丽娜.山东大学 2017
[3]深部水平巷道群围岩变形机理与支护对策研究[D]. 朱朋彬.安徽理工大学 2016
[4]深部薄煤层双侧沿空留巷支护技术及巷旁支护材料研究[D]. 张适.重庆大学 2015
[5]深部巷道围岩动态变形破坏与稳定机理研究[D]. 张建.中国矿业大学 2015
[6]余吾矿高应力软岩煤巷失稳机理及加固技术研究[D]. 成小雨.西安科技大学 2015
[7]深井巷道锚注支护机理研究[D]. 倪国栋.河北工程大学 2015
[8]矩形巷道围岩受力与变形破坏特性试验研究[D]. 王爱辉.西安科技大学 2014
[9]破碎围岩注浆加固技术研究[D]. 张王磊.河南理工大学 2014
[10]王家岭煤矿厚煤层综放开采覆岩活动规律研究[D]. 张杨.中国矿业大学 2014
本文编号：3362662
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