复杂围岩条件下巷道超前预测预报与支护技术研究

发布时间：2017-08-13 23:24

  本文关键词：复杂围岩条件下巷道超前预测预报与支护技术研究

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【摘要】：本论文采用先进煤矿专用地质雷达技术,结合某矿复杂围岩条件下巷道工程,完成相关巷道围岩松动圈测定、掘进期间断层、煤层和赋水等不良条件的超前预报、煤巷顶板离层及分布特征等技术内容,采用理论分析、室内试验、数值模拟和现场测试等技术手段,研究适应不同围岩条件和地压显现特征的支护结构,设计适应大变形的高强复合支护结构,确保支护巷道的长期稳定。得到如下主要结论：1、根据上述地质雷达在矿山井下的应用实例得知地质雷达在矿山井下有以下应用范围：探测煤层等矿层的厚度、赋存状况及含水层厚度等。2、通过正交试验,得到了高强柔性混凝土的最佳配比,与普通混凝土相比,提高了混凝土的抗拉强度、抗劈裂性能、抗折强度及抗渗性能。3、通过与普通混凝土相比,高强柔性混凝土喷层聚丙烯纤维的掺加降低了喷层的刚度,有效减小了混凝土中的裂隙,增强了材料介质的连续性,削弱了局部应力集中,减少了片帮、顶板掉块等现象。4、聚酯纤维增强塑料网网片面积大,抗拉力强,便于操作,且耐酸碱,不易老化,埋压后性能保持不变。聚酯纤维增强塑料网具有柔性,可以适当卸压,与锚杆、混凝土形成整体的围岩支护系统,起到加强支护的作用,提高了松软围岩组合拱的强度,增强了围岩稳定。5、数值模拟结果表明,高强柔性复合衬砌支护承载强度高,抵御巷道变形能力强,同时对治理巷道底臌效果明显。现场实测表明,高强柔性复合衬砌结构断面的两帮及顶底累积收敛量和收敛速率较小,在较短的时间里围岩和巷道变形达到稳定,支护效果明显,充分反映了高强柔性复合衬砌结构抵抗软岩巷道大变形的能力。
【关键词】：地质雷达 超前物理探查 聚丙烯纤维混凝土 数值模拟 工程应用
【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
• ABSTRACT6-14
• 1 绪论14-20
• 1.1 问题的提出14
• 1.2 巷道地质与采矿条件14-16
• 1.3 国内外对地质雷达的应用研究现状16-18
• 1.3.1 国外研究现状17
• 1.3.2 国内研究现状17-18
• 1.4 本文主要研究内容及技术路线18-20
• 1.4.1 研究内容18-19
• 1.4.2 研究技术路线19-20
• 2 超前预测预报试验与效果评价20-36
• 2.1 监测内容20
• 2.2 巷道围岩松动圈测试20-25
• 2.2.1 围岩松动圈锚喷支护机理和支护方式20-21
• 2.2.2 围岩松动圈测试技术21
• 2.2.3 利用声波法测试松动圈的原理简介21-24
• 2.2.4 围岩松动圈测试结果24-25
• 2.3 地质雷达的测试25-32
• 2.3.1 工作原理25-28
• 2.3.2 探测方法28
• 2.3.3 数据处理流程28-29
• 2.3.4 异常解释原则29-30
• 2.3.5 结论与建议30-32
• 2.3.6 小结32
• 2.4. 钻孔电视成像仪32-36
• 2.4.1 工作原理32-34
• 2.4.2 优势特点34
• 2.4.3 测试实验与结果34-36
• 3 高强柔性复合支护技术研究36-58
• 3.1 聚丙烯纤维混凝土增强机理36-40
• 3.1.2 复合材料机理39-40
• 3.2 聚丙烯纤维混凝土室内试验40-53
• 3.2.1 喷射混凝土的原材料40-42
• 3.2.2 配合比设计42
• 3.2.3 喷射混凝土的力学性能研究42-53
• 3.3 聚酯纤维增强网加固机理53-57
• 3.3.1 防护网的基本要求53-54
• 3.3.2 防护网种类54-57
• 3.4 本章小结57-58
• 4 巷道支护与数值模拟分析58-78
• 4.1 数值模拟软件MIDAS GTS简介及适用范围58
• 4.2 数值模拟计算模型58-60
• 4.2.1 模型建立原则58-59
• 4.2.2 数值模拟计算模型的建立59-60
• 4.3 岩石与支护结构参数60-61
• 4.4 模拟步骤61-65
• 4.4.1 定义属性61-63
• 4.4.2 生成网格组63-64
• 4.4.3 定义施工阶段64-65
• 4.5 数值模拟结果65-78
• 4.5.1 整体支护效果65-73
• 4.5.2 聚酯纤维网作用探讨73-74
• 4.5.3 第一次喷射聚丙烯混凝土作用探讨74-75
• 4.5.4 第二次喷射聚丙烯混凝土作用探讨75-76
• 4.5.5 模拟分析结论76-78
• 5 工程应用78-86
• 5.1 工程概况78
• 5.2 聚酯纤维增强塑料网施工工艺78-81
• 5.3 纤维混凝土喷层施工工艺81-82
• 5.4 现场回弹损失率测试82
• 5.5 现场监测82-86
• 5.5.1 围岩压力量测82-83
• 5.5.2 混凝土应力量测83-84
• 5.5.3 收敛量测84-86
• 6 结论与展望86-88
• 6.1 本文结论86
• 6.2 展望86-88
• 参考文献88-92
• 致谢92-94
• 作者简介及读研期间主要科研成果94

【参考文献】

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本文编号：669587