采空区下沿空留巷顶板稳定性影响因素及控制对策

发布时间：2017-05-05 22:06

  本文关键词：采空区下沿空留巷顶板稳定性影响因素及控制对策，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以谢桥矿11426工作面轨道顺槽沿空留巷为研究对象，综合运用现场调研、理论分析、数值计算、工业性试验等研究方法，对采空区下沿空留巷的主要影响因素及控制技术开展研究。 采用弹性力学理论和MathCAD软件，分析了采场下方岩层的应力分布规律；分别应用弹塑性理论和滑移线场理论，计算了采场下方岩层的极限屈服破坏深度。运用矿压理论，分析了基本顶二次破断的位置及其影响；采用块体理论分析了“块体”结构的稳定性，从而阐述了采空区下留巷顶板结构的破坏过程。 采用FLAC3D和Tecplot软件，数值分析了煤层间结构、上煤层回采宽度、回采高度、煤层间距和煤层倾角等5个主要因素对采场下方岩层应力状态与破坏深度的影响及其各自的作用规律。 根据采空区下留巷顶板结构的特点及破坏过程，在留巷围岩控制对策方面，应重点考虑顶板离层的控制以及肩角冒落问题，从而分析了施工U型钢可缩性支架的必要性及其工作原理。在此基础上施工壁后充填、锁棚锚杆（索）、滞后注浆和预充填区顶板加固等主被动联合支护方法，探讨了各自的作用机理及施工方法，并在谢桥矿11426轨道顺槽沿空留巷取得应用。 研究表明：采空区下巷道虽处于应力降低区，但采前顶板结构就已发生大范围的破坏，裂隙发育广泛。为了确保顶板结构的稳定安全，留巷过程中仍需施工大量主被动联合支护手段，其支护强度足以满足同条件单一煤层留巷工程的需求。此外，U型棚的架设不但增加了施工工序，在采用机械立模时还需拆除充填墙体侧的棚腿，失去了U型棚有效的承载能力，并且增加了锚杆（索）所要承受的压力，，甚至会导致锚索外露部分在剪切应力的作用下被间断而整体失效。因此，与单一煤层留巷相比，采空区下沿空留巷更为困难。
【关键词】：采空区 沿空留巷 采动效应 顶板结构 影响因素
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD322;TD353
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-12
• 图清单12-15
• 表清单15-16
• 变量注释表16-17
• 1 绪论17-28
• 1.1 问题提出与研究意义17-18
• 1.2 研究现状与文献综述18-26
• 1.3 论文研究的主要内容与方法26-28
• 2 采空区下留巷顶板应力环境及其破坏过程28-52
• 2.1 上部煤层开采对底板应力的影响28-37
• 2.2 上部煤层开采底板损伤状态分析37-45
• 2.3 采空区下留巷顶板破坏过程分析45-51
• 2.4 本章小结51-52
• 3 采空区下留巷的主要影响因素数值分析52-64
• 3.1 模型的建立、边界条件及方案设计52-55
• 3.2 模拟结果分析55-63
• 3.3 本章小结63-64
• 4 采空区下留巷围岩控制关键技术64-72
• 4.1 U 型钢可缩性支架64-65
• 4.2 支架壁后充填65-66
• 4.3 锁棚锚杆(索)66-68
• 4.4 滞后注浆68-70
• 4.5 预充填区顶板加固70-71
• 4.6 本章小结71-72
• 5 工程实践72-88
• 5.1 工程概况及地质条件72-74
• 5.2 围岩控制方案74-82
• 5.3 采前加固方案评价及优化82-85
• 5.4 留巷围岩控制效果分析85-88
• 6 主要结论88-90
• 参考文献90-95
• 作者简历95-97
• 学位论文数据集97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 高召宁;孟祥瑞;;采动条件下煤层底板变形破坏特征研究[J];矿业安全与环保;2010年03期

2 尹鹤峰,王宏,朱宏新;利用空间弹性理论分析和计算采动影响下的底板应力分布[J];阜新矿业学院学报(自然科学版);1992年01期

3 林峰;煤层底板应力分布的相似材料模拟分析[J];淮南矿业学院学报;1990年03期

4 韩继胜,蒋金泉,冯增强;综放面底板采动应力场的矿压显现规律[J];焦作工学院学报;1999年01期

5 吴健,孙恒虎;巷旁支护载荷和变形设计[J];矿山压力;1986年02期

6 邹熹正;对压力拱假说的新解释[J];矿山压力;1989年01期

7 靳钟铭,张惠轩,宋选民,康天合;综放采场顶煤变形运动规律研究[J];矿山压力与顶板管理;1992年01期

8 朱术云;姜振泉;姚普;肖为国;;采场底板岩层应力的解析法计算及应用[J];采矿与安全工程学报;2007年02期

9 缪协兴，钱鸣高;采场围岩整体结构与砌体梁力学模型[J];矿山压力与顶板管理;1995年Z1期

10 李家祥，连传杰，郭惟嘉，刘立民;厚煤层重复采动时底板岩体的破坏深度[J];煤田地质与勘探;1995年04期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 张华磊;采场底板应力传播规律及其对底板巷道稳定性影响研究[D];中国矿业大学;2011年

2 冯光明;超高水充填材料及其充填开采技术研究与应用[D];中国矿业大学;2009年

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本文编号：347144