深层软岩巷道嵌合互补支护与数值模拟

发布时间：2017-07-25 16:05

  本文关键词：深层软岩巷道嵌合互补支护与数值模拟

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【摘要】：在煤炭开采过程中,诸多煤矿巷道位于深层软弱围岩之中,深层软弱围岩具有高地压、强度偏低、流变性强等特点。深层软岩巷道支护中,复杂的工程地质条件和严峻的支护技术问题不仅威胁着生产安全,也在很大程度上阻碍着煤炭行业的发展。当前浅部软岩巷道的支护方式,在不断实践过程中产生了一些棚式支护、锚喷支护、砌碹支护、联合支护等花样繁多的支护形式,但针对深层软岩巷道支护方式的研究仍在摸索阶段。本文以“邹庄煤矿东翼轨道大巷修护技术”课题为背景,在锚索网支护的基础上,提出一种新型的支护模式,即“嵌合互补支护模式”。损坏巷道存在着原始应力高、应力状态改变较大、原支护形式单一、施工不严谨等问题。为了解决深层软岩巷道易出现变形的问题,验证嵌合互补支护结构中锚带网、索与注浆的合理性和效果性。论文以实验室试验、ABAQUS数值模拟等研究手段,对巷道破坏因素、围岩变形机理等进行了较深入的分析,提出了固圈强壳支护理论,给出了试验巷道的支护方案,研究成果对深部水平软岩巷道的稳定性研究具有一定的参考价值。
【关键词】：深层软岩 嵌合互补 数值模拟 U型钢支架
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD353
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-20
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 国外支护研究发展与现状14-15
• 1.2.2 国内支护研究发展与现状15-16
• 1.3 本文研究思路16-18
• 1.3.1 研究方法16
• 1.3.2 技术路线图16-18
• 1.3.3 技术关键18
• 1.3.4 论文工作量及进展计划18
• 1.4 文章主要研究内容、创新点及意义18-19
• 1.4.1 主要研究内容18
• 1.4.2 创新之处18-19
• 1.4.3 研究意义19
• 1.5 本章小结19-20
• 2 巷道围岩地质特征分析20-28
• 2.1 工程地质状况20-22
• 2.1.1 地质概况20
• 2.1.2 水文地质20-22
• 2.2 围岩力学性能测试22-24
• 2.2.1 岩体的采集与加工22
• 2.2.2 测试系统及部分测试试件展示22-23
• 2.2.3 泥岩抗压强度测试23
• 2.2.4 泥岩抗拉强度测试23-24
• 2.2.5 砂岩抗压强度测试24
• 2.2.6 砂岩抗拉强度测试24
• 2.3 岩层主要成分分析24-26
• 2.3.1 岩石浸水试验24-25
• 2.3.2 岩石的矿物成分分析25-26
• 2.4 本章小结26-28
• 3 巷道变形过程、原因及控制机理分析28-38
• 3.1 巷道破坏过程28
• 3.2 东翼轨道大巷破坏变形呈现特征28-29
• 3.3 东翼轨道大巷围岩变形因素分析29-34
• 3.4 固圈强壳控制机理34-37
• 3.4.1 巷道变形控制依据34
• 3.4.2 固圈强壳控制变形机理分析34-37
• 3.5 本章小结37-38
• 4 不同支护结构的数值模拟分析38-53
• 4.1 数值模拟概述与软件介绍38-40
• 4.1.1 数值模拟概述38
• 4.1.2 数值模拟与实验的比较38
• 4.1.3 模拟软件的介绍38-40
• 4.2 36U型钢支架的模拟分析40-43
• 4.2.0 模拟分析的基本思路40
• 4.2.1 模型概述40-42
• 4.2.2 U型钢支架的变形情况42-43
• 4.3 双网结构的模拟分析43-49
• 4.3.2 设计模型43-44
• 4.3.3 边界条件44-45
• 4.3.4 材料参数45
• 4.3.5 模拟准备45-49
• 4.4 嵌合互补结构的模拟分析49-51
• 4.5 本章小结51-53
• 5 现场工业试验53-64
• 5.1 嵌合互补支护结构现场应用参数53-56
• 5.2 现场工业试验准备56-58
• 5.2.1 巷道变形监测目的56
• 5.2.2 巷道段变形观测断面布置56-57
• 5.2.3 断面内测点设置57
• 5.2.4 断面测点的安装方法57-58
• 5.2.5 巷道断面变形监测仪器58
• 5.3 观测结果数据与分析58-63
• 5.3.1 实施嵌合互补支护前观测数据整理与分析58-60
• 5.3.2 实施嵌合互补支护后观测数据整理与分析60-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 结论64-66
• 6.1 研究成果总结64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 作者简介及读研期间主要科研成果71

【参考文献】

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本文编号：572100