厚煤层孤岛工作面巷道围岩控制技术研究

发布时间：2022-10-09 15:31

　　孤岛工作面两侧采空区老顶断裂,其上覆岩层活动剧烈,采场的矿山压力大,围岩应力高度集中,巷道围岩变形严重、破坏程度高。本文以建新煤矿4206综放孤岛面为研究背景,围绕综放孤岛面上覆岩层应力分布及结构特征、合理的煤柱宽度和巷道支护方式展开研究。首先分析了孤岛综放面形成及回采过程中上覆岩层的结构及应力分布规律,煤柱由浅部至深部其变形破坏特征、承载能力具有差异性,采空区垮落后,低层位岩梁形成不稳定的短悬臂梁结构,其断裂线倾向于两侧采空区,工作面顶板离层量大;其次从理论上系统性分析了区段煤柱极限平衡区围岩应力及塑性区宽度,并利用数值模拟软件对不同宽度煤柱留设方案进行对比分析,从掘进及工作面回采期间巷道围岩应力场、位移场及塑性区的变化规律可得,随着护巷煤柱宽度增加,煤柱承载能力增大,围岩变形量减小,4206运输巷道护巷煤柱宽度为15 m时,围岩稳定性较高;基于自稳隐形拱理论研究了不同支护方式对巷道围岩变形控制效果的差异性,采用高强度锚杆、延伸性强的锚索,施加高预紧力和增强护表能力能有效增加围岩的承载能力;最后依托建新煤矿4206孤岛综放面进行工业性试验,实测并总结孤岛综放面回采巷道围岩变形规律,并... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 厚煤层孤岛面上覆岩层活动规律研究现状
        1.2.2 厚煤层孤岛面沿空掘巷煤柱研究现状
        1.2.3 厚煤层孤岛工作面巷道围岩控制研究现状
    1.3 主要研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 研究技术路线
2 孤岛综放面工程地质特征及围岩结构应力分析
    2.1 工程概况
    2.2 孤岛工作面巷道围岩结构及应力特征
        2.2.1 上覆岩层结构特征
        2.2.2 上覆岩层应力特征
        2.2.3 上覆岩层结构模型
    2.3 本章小结
3 孤岛工作面煤柱合理宽度研究
    3.1 孤岛工作面煤柱应力分析
        3.1.1 沿空窄煤柱的基本特征
        3.1.2 煤柱的应力分布特征
        3.1.3 巷道侧煤柱边缘塑性区应力分析
        3.1.4 采空区侧煤柱边缘塑性区应力分析
    3.2 孤岛工作面沿空窄煤柱巷道煤柱宽度的理论确定
        3.2.1 煤柱宽度留设的基本原则
        3.2.2 护巷窄煤柱宽度的理论确定
    3.3 孤岛工作面沿空护巷煤柱合理宽度数值模拟分析
        3.3.1 数值模型的建立
        3.3.2 孤岛工作面围岩应力分布规律
        3.3.3 掘巷后不同宽度煤柱留设方案结果分析
        3.3.4 回采阶段不同宽度煤柱留设方案结果分析
    3.4 本章小结
4 厚煤层孤岛工作面巷道围岩控制技术研究
    4.1 巷道围岩变形破坏特征分析
        4.1.1 掘巷阶段巷道围岩变形破坏特征
        4.1.2 回采阶段巷道围岩变形破坏特征
        4.1.3 厚煤层孤岛工作面巷道围岩变形破坏控制方法
    4.2 厚煤层孤岛工作面巷道围岩变形控制技术
        4.2.1 厚煤层孤岛工作面巷道支护原理
        4.2.2 巷道围岩变形控制支护方式及支护参数分析
        4.2.3 支护效果对比分析
    4.3 孤岛工作面巷道支护形式
        4.3.1 巷道支护形式及参数
        4.3.2 孤岛工作面煤体注浆参数
    4.4 本章小结
5 4206孤岛工作面工业性试验效果分析
    5.1 巷道围岩变形监测分析
        5.1.1 巷道围岩变形监测方案
        5.1.2 监测结果分析
    5.2 孤岛工作面扰动应力分析
    5.3 现场应用效果分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]高强高预紧力锚网支护技术在深部矿井沿空掘巷中的应用[J]. 翟文立,王其杰,李涛,梁博,马学民,徐东康.  煤矿安全. 2018(12)
[2]煤柱尺寸留设与巷道围岩稳定性关系实验研究[J]. 辛亚军,李梦远,安定超,卜庆为,郝海春.  地下空间与工程学报. 2018(06)
[3]大采高沿空巷道围岩稳定性数值模拟[J]. 谢福星,董世卓,刘洋,梁智鹏,郭鹏.  煤矿安全. 2018(11)
[4]超长孤岛工作面沿空掘巷矿压显现规律及原因分析[J]. 郭之标,杨森.  煤矿开采. 2018(05)
[5]基于地应力反演的构造应力区沿空巷道窄煤柱宽度优化研究[J]. 姜耀东,宋红华,马振乾,马斌杰,高林涛.  煤炭学报. 2018(02)
[6]高瓦斯易自燃厚煤层小煤柱开采研究[J]. 惠兴田,蒋志强.  煤炭技术. 2018(01)
[7]煤炭转型期的环境保护和绿色发展[J]. 曹健,黄庆享.  西安科技大学学报. 2017(06)
[8]预应力锚固锚杆围岩耦合预紧力分析[J]. 惠兴田,肖敏.  煤炭技术. 2017(02)
[9]孤岛工作面回采巷道的破坏机理及端头超前支护技术[J]. 邓康宇,武腾飞.  矿业安全与环保. 2016(03)
[10]综放沿空掘巷护巷窄煤柱留设宽度优化设计研究[J]. 祁方坤,周跃进,曹正正,张奇,李宁.  采矿与安全工程学报. 2016(03)

硕士论文
[1]特厚煤层开采中沿空掘巷煤柱宽度及稳定性研究[D]. 马耀荣.太原理工大学 2018
[2]基本顶破断结构对窄煤柱稳定性影响分析及控制技术[D]. 王琳.西安科技大学 2012



本文编号：3688895