三软煤层超前钻孔弱化引导切顶留巷技术研究
发布时间：2022-12-18 00:28
切顶卸压是沿空留巷技术中的关键环节,是在工作面开采前对沿空留巷顶板进行深孔欲裂爆破定向切缝,并在高强度支护体的作用下使得采空区顶板岩层沿爆破切缝垮落的一种切顶卸压方法,该方法主要适用于坚硬顶板。我国有大量赋存于“三软”地质条件下的煤炭资源,这类煤层的顶板软、强度低,可在“自身重力+上覆岩层重力+巷旁支护作用力”的联合作用下沿采空区边缘切落,此地质条件下的切顶卸压可在顶板超前钻孔的引导下实现,从而达到无爆破切顶留巷的目的。本文以具有“三软”地质特征的象山矿井21309工作面辅助进风巷为工程背景,对弱化孔切顶卸压沿空留巷技术进行了研究,建立了圆孔受力模型,采用COMSOL数值模拟软件,对圆孔应力集中及孔间应力叠加干涉效应进行了模拟,研究了不同因素对圆孔周围应力分布的影响,研究结果表明,圆孔周边应力分布与侧压系数、孔间距有关,与孔径尺寸及施加载荷的大小无关;圆孔塑性区分布随着侧压系数的不同表现出不同的特征,随着侧压系数的不断增大,塑性区形状将由圆环形逐渐过渡为椭圆形,最终变成蝶形,且这种蝶形塑性区的大小与孔径呈正相关;此地质条件下,当孔径为40mm,孔间距小于0.5m时,塑性区可相互贯通,在...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 切顶卸压技术研究
1.2.2 巷内支护研究
1.2.3 巷旁支护研究
1.3 研究目标与内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.4 研究方案与技术路线
1.4.1 研究方案
1.4.2 技术路线
2 超前钻孔对顶板岩层的弱化机理
2.1 工程概况
2.1.1 煤层赋存状况
2.1.2 煤层顶底板
2.2 薄板圆孔周边应力分布特征
2.2.1 单孔应力分布
2.2.2 双孔应力分布
2.3 孔间应力分布影响因素分析
2.4 圆孔周边岩体破坏特征
2.4.1 侧压系数对塑性破坏的影响
2.4.2 孔径对塑性破坏的影响
2.4.3 载荷对塑性破坏的影响
2.4.4 孔间距对塑性破坏的影响
2.5 本章小结
3 留巷关键块体的形成与支护设计
3.1 基本顶三角块模型
3.2 留巷支护阻力分析
3.2.1 留巷初始阶段支护阻力
3.2.2 留巷切顶阶段支护阻力
3.2.3 留巷稳定阶段支护阻力
3.3 支护参数设计
3.3.1 巷旁支护设计
3.3.2 巷内顶板支护设计
3.4 本章小结
4 弱化孔切顶参数设计
4.1 钻孔深度
4.2 弱化孔角度参数数值模拟研究
4.2.1 模型建立与方案
4.2.2 钻孔角度效应模拟分析
4.3 本章小结
5 现场工程实践
5.1 施工工艺及矿压观测方案设计
5.1.1 施工工艺
5.1.2 矿压观测方案布置
5.2 巷道表面收敛监测
5.2.1 顶底板移近量
5.2.2 两帮移近量
5.3 巷道顶板深部位移监测
5.4 锚索受力监测分析
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 不足与展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅孔爆破在沿空留巷切顶卸压中的应用研究[J]. 徐军,曹其嘉,孟宁康. 数学的实践与认识. 2018(20)
[2]近水平层滑构造高侧压系数对防突卸压角的影响研究[J]. 刘军,孟贤正,李少波. 矿业安全与环保. 2018(05)
[3]基于双向聚能拉张爆破理论的巷道顶板定向预裂[J]. 何满潮,郭鹏飞,张晓虎,王炯. 爆炸与冲击. 2018(04)
[4]厚煤层快速回采切顶卸压无煤柱自成巷工程试验[J]. 何满潮,高玉兵,杨军,王建文,王亚军,朱珍. 岩土力学. 2018(01)
[5]破碎顶板切顶留巷采空区顶板垮落特征试验研究[J]. 何满潮,郭鹏飞,王炯. 煤炭科技. 2017(03)
[6]沿空留巷围岩结构稳定性力学分析[J]. 李迎富,华心祝. 煤炭学报. 2017(09)
[7]沿空留巷充填区域直接顶受力状态探讨与应用[J]. 张自政,柏建彪,王卫军,陈勇,于宪阳. 煤炭学报. 2017(08)
[8]深井沿空留巷非对称破坏机制与控制技术研究[J]. 武精科,阚甲广,谢生荣,谢福星,赵勇强. 采矿与安全工程学报. 2017(04)
[9]沿空切顶巷道围岩结构稳态分析及恒压让位协调控制[J]. 高玉兵,郭志飚,杨军,王建文,王亚军. 煤炭学报. 2017(07)
[10]切顶卸压沿空留巷围岩结构控制及其工程应用[J]. 何满潮,陈上元,郭志飚,杨军,高玉兵. 中国矿业大学学报. 2017(05)
博士论文
[1]深井沿空留巷顶板致灾机理与控制技术研究[D]. 武精科.中国矿业大学(北京) 2017
[2]无煤柱沿空留巷控制力学模型及关键技术研究[D]. 文志杰.山东科技大学 2011
本文编号：3720958
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 切顶卸压技术研究
1.2.2 巷内支护研究
1.2.3 巷旁支护研究
1.3 研究目标与内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.4 研究方案与技术路线
1.4.1 研究方案
1.4.2 技术路线
2 超前钻孔对顶板岩层的弱化机理
2.1 工程概况
2.1.1 煤层赋存状况
2.1.2 煤层顶底板
2.2 薄板圆孔周边应力分布特征
2.2.1 单孔应力分布
2.2.2 双孔应力分布
2.3 孔间应力分布影响因素分析
2.4 圆孔周边岩体破坏特征
2.4.1 侧压系数对塑性破坏的影响
2.4.2 孔径对塑性破坏的影响
2.4.3 载荷对塑性破坏的影响
2.4.4 孔间距对塑性破坏的影响
2.5 本章小结
3 留巷关键块体的形成与支护设计
3.1 基本顶三角块模型
3.2 留巷支护阻力分析
3.2.1 留巷初始阶段支护阻力
3.2.2 留巷切顶阶段支护阻力
3.2.3 留巷稳定阶段支护阻力
3.3 支护参数设计
3.3.1 巷旁支护设计
3.3.2 巷内顶板支护设计
3.4 本章小结
4 弱化孔切顶参数设计
4.1 钻孔深度
4.2 弱化孔角度参数数值模拟研究
4.2.1 模型建立与方案
4.2.2 钻孔角度效应模拟分析
4.3 本章小结
5 现场工程实践
5.1 施工工艺及矿压观测方案设计
5.1.1 施工工艺
5.1.2 矿压观测方案布置
5.2 巷道表面收敛监测
5.2.1 顶底板移近量
5.2.2 两帮移近量
5.3 巷道顶板深部位移监测
5.4 锚索受力监测分析
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 不足与展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅孔爆破在沿空留巷切顶卸压中的应用研究[J]. 徐军,曹其嘉,孟宁康. 数学的实践与认识. 2018(20)
[2]近水平层滑构造高侧压系数对防突卸压角的影响研究[J]. 刘军,孟贤正,李少波. 矿业安全与环保. 2018(05)
[3]基于双向聚能拉张爆破理论的巷道顶板定向预裂[J]. 何满潮,郭鹏飞,张晓虎,王炯. 爆炸与冲击. 2018(04)
[4]厚煤层快速回采切顶卸压无煤柱自成巷工程试验[J]. 何满潮,高玉兵,杨军,王建文,王亚军,朱珍. 岩土力学. 2018(01)
[5]破碎顶板切顶留巷采空区顶板垮落特征试验研究[J]. 何满潮,郭鹏飞,王炯. 煤炭科技. 2017(03)
[6]沿空留巷围岩结构稳定性力学分析[J]. 李迎富,华心祝. 煤炭学报. 2017(09)
[7]沿空留巷充填区域直接顶受力状态探讨与应用[J]. 张自政,柏建彪,王卫军,陈勇,于宪阳. 煤炭学报. 2017(08)
[8]深井沿空留巷非对称破坏机制与控制技术研究[J]. 武精科,阚甲广,谢生荣,谢福星,赵勇强. 采矿与安全工程学报. 2017(04)
[9]沿空切顶巷道围岩结构稳态分析及恒压让位协调控制[J]. 高玉兵,郭志飚,杨军,王建文,王亚军. 煤炭学报. 2017(07)
[10]切顶卸压沿空留巷围岩结构控制及其工程应用[J]. 何满潮,陈上元,郭志飚,杨军,高玉兵. 中国矿业大学学报. 2017(05)
博士论文
[1]深井沿空留巷顶板致灾机理与控制技术研究[D]. 武精科.中国矿业大学(北京) 2017
[2]无煤柱沿空留巷控制力学模型及关键技术研究[D]. 文志杰.山东科技大学 2011
本文编号：3720958
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/3720958.html
