煤巷复合顶板稳定机理及控制研究

发布时间：2022-10-30 18:42

　　针对目前实际工程中存在复合顶板变形控制较难的问题,对复合顶板的力学状态进行了分析,从而进一步提出了复合顶板巷道的支护理论。研究将复合顶板简化为两端固支的岩梁模型,采用弹性力学和材料力学等力学方法求解了均质岩梁仅在垂直荷载作用下,岩梁内部的应力分布情况和变形情况。结果表明岩梁内部的应力与其跨度和厚度有较大的关系,且改变岩梁的厚度可以更加有效的提高岩梁的承载能力。而对于多层复合顶板将其认为是多个均质梁的叠加,各层变形协调一致且各层所受荷载之和等于复合顶板承受的总荷载,通过理论求导得出了复合顶板各岩层应力的计算公式,表明各岩层在垂直荷载作用下所产生的应力与其弹性模量和厚度有较大的关系。然后求解了均质岩梁在同时承受垂直和水平荷载作用下其内部应力的情况。通过对复合顶板的受力状态进行分析给出了复合顶板巷道围岩进行控制应注意的五个方面,并建立形成了高位以自稳隐形拱为拱,低位以锚杆支护为组合梁的“拱—梁”支护结构。以均质地层的自稳隐形拱理论为基础求解了复合顶板巷道的自稳隐形拱方程,分析了锚杆和锚索在整个支护系统的作用。根据上述提出的“拱—梁”支护结构给出了复合顶板巷道支护参数计算公式。为了验证“拱—梁... 

【文章页数】：69 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
    1.2 国内外关于复合顶板的研究现状
        1.2.1 复合顶板变形规律的研究现状
        1.2.2 复合顶板控制技术的研究现状
    1.3 本文的主要研究内容和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 煤巷复合顶板的变形破坏分析
    2.1 煤巷复合顶板的特征
    2.2 复合顶板巷道围岩破坏类型
        2.2.1 挠曲离层破坏
        2.2.2 剪切破坏
        2.2.3 拉断破坏
        2.2.4 挤压流动破坏
    2.3 巷道复合顶板的离层分析
        2.3.1 复合顶板层间弯曲离层条件
        2.3.2 复合顶板层间剪切错动变形条件
    2.4 煤巷复合顶板无支护下力学状态分析
        2.4.1 煤巷复合顶板在垂直荷载作用下的力学状态分析
        2.4.2 煤巷复合顶板在水平荷载和垂直荷载共同作用下的力学状态分析
    2.5 本章小结
3 巷道围岩控制研究
    3.1 复合顶板巷道围岩稳定性控制原则
    3.2 巷道支护结构建立
        3.2.1 各种支护结构的作用
        3.2.2 巷道支护结构的建立
    3.3 巷道支护结构力学分析
        3.3.1 巷道支护结构力学模型的建立
        3.3.2 巷道支护结构的力学分析
    3.4 巷道支护参数设计
        3.4.1 巷道顶板锚索长度的确定
        3.4.2 巷道顶板锚索间排距的确定
        3.4.3 巷道顶板锚杆长度的确定
        3.4.4 巷道顶板锚杆间排距的确定
        3.4.5 巷道帮部锚杆长度的确定
    3.5 本章小结
4 复合顶板支护效果数值模拟研究
    4.1 数值模拟模型建立
    4.2 无支护下数值模拟结果分析
    4.3 顶帮锚杆支护下数值模拟结果分析
    4.4 锚索—锚杆支护下数值模拟结果分析
    4.5 三种支护方案效果对比
    4.6 本章小结
5 工程应用研究
    5.1 工程概况
    5.2 巷道支护参数的计算
        5.2.1 巷道顶板自稳隐形拱方程计算
        5.2.2 巷道顶板锚索参数计算
        5.2.3 巷道顶板锚杆参数计算
        5.2.4 巷道帮部锚杆参数计算
    5.3 工程监测与稳定性评价
        5.3.1 监测目的及意义
        5.3.2 本次主要监测项目
        5.3.3 测站布置
        5.3.4 巷道稳定性分析
    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]煤矿顶板事故的事故树分析研究[J]. 温有权.  煤矿现代化. 2018(03)
[2]厚泥岩复合顶板煤巷围岩控制技术研究[J]. 张俊文,袁瑞甫,李玉琳.  岩石力学与工程学报. 2017(01)
[3]深部煤巷复合顶板冲击失稳机制及联控原理[J]. 刘亚明,高明仕,刘永红,权修才.  煤矿安全. 2016(06)
[4]复合顶板巷道组合三铰拱断裂形成的力学机理[J]. 王俊,宁建国,钱坤,孙赑,凌英才.  煤矿安全. 2014(12)
[5]巷道复合顶板层间离层稳定性量化判据选择[J]. 吴德义,申法建.  岩石力学与工程学报. 2014(10)
[6]特厚松软复合顶板巷道拱–梁耦合支护结构的构建及应用研究[J]. 苏学贵,宋选民,李浩春,原鸿鹄,李本奎.  岩石力学与工程学报. 2014(09)
[7]高应力软岩巷道变形与破坏机制及返修控制技术[J]. 余伟健,王卫军,黄文忠,吴海.  煤炭学报. 2014(04)
[8]高位复合顶板巷道锚杆锚索耦合支护研究[J]. 苏学贵,李浩春,李彦斌,杨永康.  太原理工大学学报. 2012(05)
[9]深井煤巷厚层复合顶板整体变形机制及控制[J]. 余伟健,王卫军,张农,黄文忠,文国华,吴海,罗立强.  中国矿业大学学报. 2012(05)
[10]深井复合顶板煤巷变形机理及控制对策[J]. 余伟健,王卫军,文国华,张农,吴海,张永青.  岩土工程学报. 2012(08)

博士论文
[1]特厚复合顶板巷道支护结构与围岩稳定的耦合控制研究[D]. 苏学贵.太原理工大学 2013
[2]薄层状巨厚复合顶板回采巷道锚杆锚索支护理论及应用研究[D]. 郜进海.太原理工大学 2005

硕士论文
[1]特厚复合顶板失稳机理及其控制研究[D]. 曹俊才.贵州大学 2017
[2]煤巷层状软岩顶板破坏规律及支护研究[D]. 刘生龙.西安科技大学 2005



本文编号：3699286