深井软岩巷道底鼓力学分析及治理研究

发布时间：2022-08-11 15:34

　　长期以来,软岩巷道底鼓一直是困扰煤矿安全生产的难题,软岩巷道具有来压快、顶底板易破碎、变形量大、难维护、容易返修等特点。因此,寻求有效的控制方法就显得尤为重要。本篇论文以上海庙矿区为研究背景,通过实验、理论分析、数值模拟、现场工程实测等方法进行研究,主要的方法和结论有:（1）通过在压力机上进行单轴压缩试验得到不同岩石试样（老底粉砂岩、直接底粉砂质泥岩）的平均单轴抗压强度、普氏系数、弹性模量等基本岩石力学参数和全应力应变曲线。（2）结合巷道实际情况对底鼓影响因素研究分析,认为巷道底鼓的影响因素为底板岩层的本身的性质、岩层的应力状态、支承压力,水理性,巷道围岩的支护强度和巷道断面形状,其中主导因素是巷道开挖后受力情况。并且按底鼓鼓入方式和底鼓量大小确定了底鼓的类型。（3）通过对掘进巷底板的受力情况进行分析,发现当底板能够承受的最大应力小于底板受到的最大支承力时,底板在力的作用下无法保持原有的状态,发生破坏。此时在巷道底板一定范围内形成了三个区域,分别是主动破坏区,挤压过渡区,挤压被动区。将底板简化为两端固支的模型,计算时将模型变形产生的挠度ω当做底鼓量,从而推导出底鼓量估算公式,通过工程算... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 巷道底鼓国内外研究的现状
        1.2.1 底鼓机理研究现状
        1.2.2 巷道底鼓控制技术研究现状
    1.3 本文研究主要内容和方法
    1.4 创新点
    1.5 技术路线
2 矿井概况及底板岩石力学参数
    2.1 自然地理
        2.1.1 地形及地貌
        2.1.2 气候特征
        2.1.3 河流与水体
    2.2 井田地质
        2.2.1 地层概况
        2.2.2 含煤地层
        2.2.3 主采煤地层
    2.3 底板岩石抗压强度测试
        2.3.1 岩石试样的采取及试件制作
        2.3.2 实验设备
        2.3.3 实验步骤
        2.3.4 实验结果记录
    2.4 本章小结
3 巷道底鼓分类、机理及其影响因素
    3.1 巷道底鼓的特征分析
    3.2 巷道底鼓的机理的确定
        3.2.1 底鼓机理的分类
        3.2.2 掘进巷道底鼓机理的确定
    3.3 底鼓的相关因素分析
        3.3.1 围岩性态分析
        3.3.2 岩层应力分析
        3.3.3 支承压力分析
        3.3.4 水理作用分析
        3.3.5 支护强度分析
        3.3.6 巷道断面形状分析
        3.3.7 主导因素的确定
    3.4 巷道底鼓分类
    3.5 本章小节
4 巷道底鼓的力学分析及底鼓量的估算
    4.1 巷道开挖后围岩应力分析
    4.2 巷道底鼓的力学机理分析
    4.3 软岩巷道底鼓量的估算
        4.3.1 底鼓量的理论计算
        4.3.2 公式分析
        4.3.3 工程算例
    4.4 本章小结
5 巷道底鼓防治技术的模拟
    5.1 FLAC~(3D)数值模拟分析方法简介
        5.1.1 数值模拟软件的选择
        5.1.2 FLAC~(3D)的优点
        5.1.3 本构模型原理
    5.2 数值计算模型的建立
        5.2.1 地质条件
        5.2.2 工程地质结构模型
        5.2.3 数值计算模型及模拟验证
    5.3 侧压系数对底板的影响
    5.4 不同底鼓治理方案模拟
        5.4.1 治理方法的提出
        5.4.2 底板锚杆的模拟
        5.4.3 底板卸压槽的模拟
        5.4.4 联合法的模拟
    5.5 本章小结
6 现场工程实践检验
    6.1 现场工程实践
        6.1.1 综合监测
        6.1.2 日常监测
    6.2 监测结果
    6.3 本章小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]盘区巷道底鼓发生机理与控制技术研究[J]. 刘朝科,任建喜.  煤炭技术. 2015(06)
[2]基于煤层巷道开挖卸荷效应的底板冲击孕育过程研究[J]. 徐学锋,刘军,张银亮.  煤田地质与勘探. 2015(02)
[3]地下洞库巷道开挖引起的围岩变形特征[J]. 李胜杰,李兵,华永杰,于宁宁.  华北地震科学. 2013(S1)
[4]深部开采全煤硐室围岩变形机理及底鼓控制技术[J]. 高喜才,伍永平,邵学敏.  煤炭科学技术. 2013(04)
[5]复杂围岩大断面回采巷道底鼓控制研究[J]. 李延军,王红伟,曾佑富.  煤炭工程. 2012(11)
[6]深部软岩煤巷底鼓控制技术[J]. 伍永平,于水,高喜才,张艳丽.  煤炭科学技术. 2012(06)
[7]倾斜煤层软岩巷道底鼓机理分析及控制技术[J]. 王红伟,张建华,曾佑富.  煤炭工程. 2012(06)
[8]底角锚杆控制巷道底臌的数值模拟[J]. 肖福坤,张纯杰,高立伟,岳洋洋.  黑龙江科技学院学报. 2012(02)
[9]亭南煤矿软岩巷道底鼓机理及控制对策[J]. 吕强,陈方明.  煤炭工程. 2011(12)
[10]高应力巷道底板卸压槽防治底鼓的机理研究及实践[J]. 杨青松,高明仕,刘波涛,雷喜良.  煤炭工程. 2011(08)

硕士论文
[1]煤矿巷道底臌机理及其控制技术研究[D]. 马荣辉.西安科技大学 2016
[2]建庄煤矿采区巷道底臌机理及其控制技术研究[D]. 李龙.西安科技大学 2014
[3]枣泉煤矿高地应力动压巷道预应力锚杆支护技术研究[D]. 韩正龙.西安科技大学 2014
[4]枣泉煤矿回采巷道支护技术研究[D]. 王军.西安科技大学 2013



本文编号：3674919