王庄煤矿地应力测试及巷道围岩稳定性研究
发布时间：2022-01-06 00:08
地应力是存在于地壳中的未受工程扰动的天然应力,也被称为岩体初始应力。地应力是引起采矿、水利水电、土建、隧道和其他各种地下或露天岩土开挖工程变形和破坏的根本作用力,因此,对地应力的研究具有十分重要的意义。地应力分布对巷道变形的影响不容忽视,回采巷道作为工作面服务的直接对象,在其服务年限期内会受到多次开采扰动,尤其是上工作面开采后,上覆岩层运动及支承压力的转移,会造成下工作面顺槽顶板存在一定的损伤破坏,给巷道支护带来了严峻的挑战。因此,地应力研究是巷道围岩稳定性研究的关键。以山西潞安集团王庄煤矿为研究对象,通过对三维地应力进行测试和反演的基础上,全面的分析探讨由巷道布置方位和支护设计对围岩稳定性的影响。主要内容如下:（1）分别采用地质雷达松动圈测试和顶板钻孔窥视两种手段对松动圈范围和巷道顶板的破碎情况进行了实地测试考察;（2）采用空心包体三维地应力测量技术,利用TX-120空心包体应变计对王庄矿两个测点进行了地应力实测分析,得到了应力大小和方向。并进行了三维地应力反演分析,分析结果与矿井实际情况相符;（3）通过广义平面理论分析,经计算得到了巷道位移和直径关系的变化规律;（4）利用数值模拟手...
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地应力测试方法类别Fig.1.1Groundstresstestmethod
1.绪论4图1.2空心包体地应力测试技术示意图Fig.1.2Groundstresstestmethodofhollowinclusion目前国内外关于地应力测量的技术众多，由于地质条件的复杂性和地应力状态的多变性，要想获得比较准确和相对完整的地应力信息，需要测试足够多的测量点和详尽的地质资料，由于在井下施工受到自身环境的限制，还要在保证测量施工工艺的基础上选择合适的位置，保证不会对原岩应力环境造成破坏，该项工程的测量准确性和可靠性与工程成本和安全直接相关，必须根据王庄矿区实际的地质资料，测量多点获得到应力分量大小和方向。1.2.2巷道支护理论及技术研究现状纵观整个采矿历史的长河可以知道，锚杆作为主动支护的常用手段，提高了巷道、水力、大坝、基坑等岩土工程的安全性，对于其支护机理及技术，国内外研究学者进行了大量研究，其中在地下采矿工程中应用最广泛的要数锚杆支护，各个国家已经将锚杆支护技术应用到了相应的巷道支护中，锚杆支护技术在全世界范围内得到了广泛应用和认可。但任何技术的发展都是不断向前循序渐进的，所以说锚杆支护技术还会不断推陈出新,目前为止锚杆支护的相关理论主要有7种如下[25-34]。（1）悬吊理论LouisA·Panek在1952~1962年发表了关于悬吊理论的论文，如图1.3所示。悬吊理论显而易见由字面意思就可以知道，它就是通过锚杆将上面的不稳定岩层吊住，使岩层不会下沉弯曲甚至垮落，为下方提供更多的作业空间，该理论提出的时间比较早，同时在实践中得到了大量的应用和证实，但是在一定的特殊地质条件下锚杆悬吊理论的应用也存在一定的问题。
辽宁科技大学硕士学位论文5图1.3悬吊模型示意图Fig.1.3Suspensionmodel（2）组合梁假设组合梁假设由层状顶板组成，如下图所示。锚杆将岩层的组合梁加固起来，以此来承载上覆岩层的重量，同时为巷道提供作业空间，这种组合梁的好处是可以有效避免离层的发生，组合梁理论与悬吊理论的不同点就是锚杆的数量较少，但是在实际应用中受到很多因素的影响，计算得到的结果和实际的应用性较差。图1.4组合梁模型图Fig.1.4Compositebeammodel（3）压力拱理论组合压力拱理论是由T·A·Lang和Pender首先提出来的，该理论认为巷道开挖后发生冒落，如果对其不进行加以支护，最终会冒落形成拱形，从这个角度出发提出来锚杆支护方案所示。在四周锚杆的作用下单个锚杆的受压区为纺垂体形状，各个锚杆之间的受压区相互交错，形成均匀连续的压缩带，以此来维持巷道的稳定。图1.5组合拱模型图Fig.1.5Compressivearchmodel
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三维地应力实测的巷道稳定性优化研究[J]. 刘畅,李宇星,覃敏. 地下空间与工程学报. 2018(05)
[2]平沟煤矿回采巷道采动影响下支护技术研究[J]. 尚国彪. 科技资讯. 2018(11)
[3]厚煤层大断面回采巷道围岩支护技术研究[J]. 李亮. 煤. 2017(08)
[4]煤巷掘锚一体化机组快速支护技术研究[J]. 何杰,崔千里. 中州煤炭. 2016(11)
[5]大断面煤巷围岩稳定支护方法探讨[J]. 卫康乐. 煤. 2016(08)
[6]地应力分布规律对巷道围岩稳定性的影响研究[J]. 刘清利. 煤炭技术. 2015(12)
[7]大断面煤层巷道围岩变形特征与支护参数构建和分析[J]. 张勇利. 煤矿现代化. 2015(02)
[8]大跨度高煤帮巷道破坏特征分析[J]. 刘爱卿,张剑,程蓬,张玉海. 煤炭技术. 2014(08)
[9]王庄煤矿大采高工作面地应力测量研究[J]. 李佳,靳苏平,焦晓飞,周贺灿,张强. 煤. 2014(06)
[10]王庄煤矿大断面巷道的破坏特征及模拟分析[J]. 张日林,李蒙蒙,许保钊. 煤. 2013(08)
博士论文
[1]上下煤层同采影响下保留巷道围岩破坏机理与控制[D]. 吕坤.中国矿业大学(北京) 2018
[2]大变形回采巷道围岩变形破坏机理与控制方法研究[D]. 赵志强.中国矿业大学（北京） 2014
[3]厚煤层大断面巷道围岩稳定与掘锚一体化研究[D]. 周志利.中国矿业大学（北京） 2011
[4]构造应力场影响下的巷道围岩稳定性原理及其控制研究[D]. 鲁岩.中国矿业大学 2008
[5]深部岩体多场耦合分析及地下空间开挖卸荷研究[D]. 张成良.武汉理工大学 2007
[6]巷道围岩弱结构损伤破坏效应与非均称控制机理研究[D]. 樊克恭.山东科技大学 2003
硕士论文
[1]深井高地应力回采巷道特厚复合顶板破坏机理及支护研究[D]. 魏国帅.太原理工大学 2018
[2]特厚煤层巷道顶板冒顶机理与控制技术研究[D]. 郑志军.太原理工大学 2017
[3]古城矿地应力对巷道围岩稳定性影响及控制技术研究[D]. 张春喜.中国矿业大学 2016
[4]陶一煤矿地应力测试及其变化分布规律的研究[D]. 李东辰.河北工程大学 2014
[5]红柳林煤矿大断面综掘面临时支架应用技术研究[D]. 问永忠.西安科技大学 2014
[6]岩体水力致裂估测地应力的方法研究[D]. 康超.中国矿业大学 2014
[7]大台煤矿深部原岩应力场及岩爆地质力学成因分析[D]. 张泽.山东科技大学 2010
[8]大断面煤层巷道围岩变形特征与支护参数研究[D]. 张占涛.煤炭科学研究总院 2009
[9]寺河矿大断面回采巷道锚网支护技术应用研究[D]. 司利军.中国矿业大学 2008
[10]地应力测量与围岩稳定性智能预测[D]. 戚玉亮.山东科技大学 2007
本文编号：3571314
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地应力测试方法类别Fig.1.1Groundstresstestmethod
1.绪论4图1.2空心包体地应力测试技术示意图Fig.1.2Groundstresstestmethodofhollowinclusion目前国内外关于地应力测量的技术众多，由于地质条件的复杂性和地应力状态的多变性，要想获得比较准确和相对完整的地应力信息，需要测试足够多的测量点和详尽的地质资料，由于在井下施工受到自身环境的限制，还要在保证测量施工工艺的基础上选择合适的位置，保证不会对原岩应力环境造成破坏，该项工程的测量准确性和可靠性与工程成本和安全直接相关，必须根据王庄矿区实际的地质资料，测量多点获得到应力分量大小和方向。1.2.2巷道支护理论及技术研究现状纵观整个采矿历史的长河可以知道，锚杆作为主动支护的常用手段，提高了巷道、水力、大坝、基坑等岩土工程的安全性，对于其支护机理及技术，国内外研究学者进行了大量研究，其中在地下采矿工程中应用最广泛的要数锚杆支护，各个国家已经将锚杆支护技术应用到了相应的巷道支护中，锚杆支护技术在全世界范围内得到了广泛应用和认可。但任何技术的发展都是不断向前循序渐进的，所以说锚杆支护技术还会不断推陈出新,目前为止锚杆支护的相关理论主要有7种如下[25-34]。（1）悬吊理论LouisA·Panek在1952~1962年发表了关于悬吊理论的论文，如图1.3所示。悬吊理论显而易见由字面意思就可以知道，它就是通过锚杆将上面的不稳定岩层吊住，使岩层不会下沉弯曲甚至垮落，为下方提供更多的作业空间，该理论提出的时间比较早，同时在实践中得到了大量的应用和证实，但是在一定的特殊地质条件下锚杆悬吊理论的应用也存在一定的问题。
辽宁科技大学硕士学位论文5图1.3悬吊模型示意图Fig.1.3Suspensionmodel（2）组合梁假设组合梁假设由层状顶板组成，如下图所示。锚杆将岩层的组合梁加固起来，以此来承载上覆岩层的重量，同时为巷道提供作业空间，这种组合梁的好处是可以有效避免离层的发生，组合梁理论与悬吊理论的不同点就是锚杆的数量较少，但是在实际应用中受到很多因素的影响，计算得到的结果和实际的应用性较差。图1.4组合梁模型图Fig.1.4Compositebeammodel（3）压力拱理论组合压力拱理论是由T·A·Lang和Pender首先提出来的，该理论认为巷道开挖后发生冒落，如果对其不进行加以支护，最终会冒落形成拱形，从这个角度出发提出来锚杆支护方案所示。在四周锚杆的作用下单个锚杆的受压区为纺垂体形状，各个锚杆之间的受压区相互交错，形成均匀连续的压缩带，以此来维持巷道的稳定。图1.5组合拱模型图Fig.1.5Compressivearchmodel
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三维地应力实测的巷道稳定性优化研究[J]. 刘畅,李宇星,覃敏. 地下空间与工程学报. 2018(05)
[2]平沟煤矿回采巷道采动影响下支护技术研究[J]. 尚国彪. 科技资讯. 2018(11)
[3]厚煤层大断面回采巷道围岩支护技术研究[J]. 李亮. 煤. 2017(08)
[4]煤巷掘锚一体化机组快速支护技术研究[J]. 何杰,崔千里. 中州煤炭. 2016(11)
[5]大断面煤巷围岩稳定支护方法探讨[J]. 卫康乐. 煤. 2016(08)
[6]地应力分布规律对巷道围岩稳定性的影响研究[J]. 刘清利. 煤炭技术. 2015(12)
[7]大断面煤层巷道围岩变形特征与支护参数构建和分析[J]. 张勇利. 煤矿现代化. 2015(02)
[8]大跨度高煤帮巷道破坏特征分析[J]. 刘爱卿,张剑,程蓬,张玉海. 煤炭技术. 2014(08)
[9]王庄煤矿大采高工作面地应力测量研究[J]. 李佳,靳苏平,焦晓飞,周贺灿,张强. 煤. 2014(06)
[10]王庄煤矿大断面巷道的破坏特征及模拟分析[J]. 张日林,李蒙蒙,许保钊. 煤. 2013(08)
博士论文
[1]上下煤层同采影响下保留巷道围岩破坏机理与控制[D]. 吕坤.中国矿业大学(北京) 2018
[2]大变形回采巷道围岩变形破坏机理与控制方法研究[D]. 赵志强.中国矿业大学（北京） 2014
[3]厚煤层大断面巷道围岩稳定与掘锚一体化研究[D]. 周志利.中国矿业大学（北京） 2011
[4]构造应力场影响下的巷道围岩稳定性原理及其控制研究[D]. 鲁岩.中国矿业大学 2008
[5]深部岩体多场耦合分析及地下空间开挖卸荷研究[D]. 张成良.武汉理工大学 2007
[6]巷道围岩弱结构损伤破坏效应与非均称控制机理研究[D]. 樊克恭.山东科技大学 2003
硕士论文
[1]深井高地应力回采巷道特厚复合顶板破坏机理及支护研究[D]. 魏国帅.太原理工大学 2018
[2]特厚煤层巷道顶板冒顶机理与控制技术研究[D]. 郑志军.太原理工大学 2017
[3]古城矿地应力对巷道围岩稳定性影响及控制技术研究[D]. 张春喜.中国矿业大学 2016
[4]陶一煤矿地应力测试及其变化分布规律的研究[D]. 李东辰.河北工程大学 2014
[5]红柳林煤矿大断面综掘面临时支架应用技术研究[D]. 问永忠.西安科技大学 2014
[6]岩体水力致裂估测地应力的方法研究[D]. 康超.中国矿业大学 2014
[7]大台煤矿深部原岩应力场及岩爆地质力学成因分析[D]. 张泽.山东科技大学 2010
[8]大断面煤层巷道围岩变形特征与支护参数研究[D]. 张占涛.煤炭科学研究总院 2009
[9]寺河矿大断面回采巷道锚网支护技术应用研究[D]. 司利军.中国矿业大学 2008
[10]地应力测量与围岩稳定性智能预测[D]. 戚玉亮.山东科技大学 2007
本文编号：3571314
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