构造应力与采动应力作用下巷道底鼓控制

发布时间：2021-04-23 22:55

　　针对底板软岩巷道在采动应力和构造应力共同作用下底鼓严重的特征,以鹤壁十矿-250并列回风上山巷道底板支护为工程背景,采用现场监测、理论分析、数值模拟、相似模拟和井下试验相结合的方法开展了研究。对底板软岩巷道底鼓原因进行了分析,得出巷道底板岩层软弱、采动应力和构造应力是巷道底鼓的主要原因。建立平底结构和曲底结构巷道底板力学模型,运用力学知识研究分析不同底板结构对底鼓的影响,得出曲底底板结构能充分利用底板围岩耐压性,发挥其自承能力,避免了围岩被拉伸破坏。运用数值模拟分析不同底板结构和不同支护方式对巷道底鼓控制效果,通过对比得出曲底注浆砌碹支护和底板注浆全断面金属支架封闭支护两种有效的底板支护方案。通过相似模拟试验,对比分析曲底注浆砌碹支护和底板注浆全断面金属支架封闭支护的支护效果,发现两帮支护的U型钢和曲底砌碹体的结合处是支护的薄弱点,采用底板注浆全断面金属支架封闭支护时可以整体提高金属支架的支护强度,通过现场试验发现,采用底板注浆全断面金属支架支护可以有效控制巷道底鼓,并且金属支架支护施工工艺简单,施工速度快,经济效益显著,这种支护方案对于受采动应力和构造应力影响严重的底板软岩巷道的底鼓... 

【文章来源】：河南理工大学河南省

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题来源与选题依据
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 选题依据
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 巷道底鼓机理的研究现状
        1.2.2 巷道底鼓的控制
    1.3 本文研究内容
    1.4 研究方法和技术路线
    1.5 本章小结
2 -250并列回风上山地质特性及巷道破坏分析
    2.1 矿井及-250并列回风上山巷道地质情况
        2.1.1 矿井地质概况
        2.1.2 -250并列回风上山巷道地质情况
    2.2 巷道变形破坏特征
        2.2.1 巷道初始支护
        2.2.2 巷道底鼓特征
    2.3 -250并列回风上山巷道底鼓原因分析
        2.3.1 构造应力
        2.3.2 采动应力
        2.3.3 围岩性质
        2.3.4 水理作用
        2.3.5 支护方式与支护技术
        2.3.6 巷道底板围岩结构
    2.4 本章小结
3 巷道底鼓控制理论计算
    3.1 底板受力状态分析
    3.2 平底结构巷道底板
    3.3 曲底结构巷道底板
    3.4 本章小结
4 试验巷道底鼓数值模拟
    4.1 数值模拟软件介绍
        4.1.1 ANSYS简介
        4.1.2 FLAC3D简介
    4.2 确立数值模拟方案
        4.2.1 基本设计原则
        4.2.2 基本假设条件
        4.2.3 确立模拟方案
    4.3 试验巷道数值模拟说明
        4.3.1 建立模型
        4.3.2 确定力学参数
    4.4 数值模拟结果分析
    4.5 本章小结
5 试验巷道底鼓相似模拟
    5.1 相似模拟实验过程
        5.1.1 确定相似常数
        5.1.2 加载方案
        5.1.3 材料配比
        5.1.4 支护模拟
        5.1.5 实验加载装置
        5.1.6 应力测量
        5.1.7 位移测量
        5.1.8 应力测点布置
        5.1.9 位移测点布置
    5.2 巷道围岩变形破坏特征分析
        5.2.1 底板注浆全断面金属支架封闭支护方案巷道围岩应力分析
        5.2.2 曲底注浆砌碹方案巷道围岩应力分析
        5.2.3 底板注浆全断面金属支架封闭支护方案巷道围岩位移分析
        5.2.4 曲底注浆砌碹方案巷道围岩位移分析
        5.2.5 曲底注浆砌碹方案底板围岩变形特征分析
        5.2.6 底板注浆全断面金属支架封闭支护方案底板变形特征分析
    5.3 本章小结
6 现场工业试验
    6.1 底板注浆全断面金属支架支护参数确定
    6.2 巷道围岩变形数据观测及分析
    6.3 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集



本文编号：3156196