神新乌东煤矿回采巷道支护参数研究
发布时间：2022-01-08 22:53
神新乌东煤矿回采巷道受地应力与同煤层临近工作面同采相互影响,变形破坏严重,为避免临近工作面同采影响,将开采方式由双回采工作面调整为单工作面后,重新调整回采巷道支护方案。论文以乌东煤矿南采区B3+6工作面为研究对象,通过分析现场调研、现场实测和数值模拟等手段对巷道进行了系统研究,得出巷道支护参数。（1）通过地应力测量分析矿区受到地应力影响强烈原因,采用围岩力学性质试验,分析了煤层顶板及煤的力学性质,并将顶板归为1类不稳定顶板,煤判定为软煤。（2）通过松动圈测试判定B3+6工作面巷道围岩属于Ⅳ类一般不稳定围岩（软岩）,该类围岩采用组合拱支护理论和锚喷网支护方式;（3）通过等数值模拟对锚杆（索）长度、锚固方式、间排距等参数进行了研究,并制定了三套支护方案,并通过支护效果与经济性比较得出最优方案。（4）工业性验证表明,锚杆锚索在支护中不存在杆体断裂的潜在危险,且锚杆锚索提供足够的锚固力,巷道支护参数可靠性良好。优化方案不但增加巷道的支护强度,而且每米巷道节省支护成本157元。根据围岩力学性质、松动圈测试结果、数值模拟以及现场应用,最终确定安全可靠、经济合理的巷道支护参数。解决了乌东煤矿巷道支护...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
西安科技大学工程硕士学位论文102煤层赋存条件及围岩力学参数测试2.1地质条件2.1.1采区概况乌东煤矿位于乌鲁木齐市东北部约34km，行政区划属乌鲁木齐市米东区管辖。井田范围由铁厂沟、碱沟、小红沟、大洪沟4煤矿整合而成。井田面积约为20.28km2，地质资源量13.2亿t，设计可采储量6.94亿t，2016年矿井核定生产能力6.0Mt/a。乌东煤矿南采区位于八道湾向斜南翼，含煤32层，现主采煤层为B1+2、B3+6两组煤，B1+2煤层最大厚度39.45m，最小厚度31.83m，平均厚度37.45m。B3+6煤层最大厚度52.3m，最小厚度39.85m，平均厚度48.87m。煤层倾角87°，属急倾斜煤层。两组煤由岩墙隔开，岩墙由西向东逐渐变薄，变化范围在53m～110m之间。北采区主要可采煤层有43、45号煤层，煤层伪顶为炭质泥岩或泥岩，厚1m～3m左右，直接顶为粉砂岩或砂质泥岩，老顶为粉砂岩，细砂岩或中砂岩，煤层底板伪底为炭质泥岩或泥岩，直接底为粉砂岩。乌东煤矿煤层赋存特征如图2.2所示。图2.2乌东煤矿地质剖面图乌东煤矿位于准葛尔煤田东部，博格达山复背斜西北翼、妖魔山—芦草沟逆断层以北，处于博格达山断裂带体系中，介于博格达山北麓与准葛尔盆地东南缘之间的低山丘陵地带（图2.3）。区内构造多呈北东东向，中生界地层构成不对称线型紧闭褶曲。准葛尔盆地经历了海西、印支、燕山和喜马拉雅等构造运动，海西期和印支期，盆
西安科技大学工程硕士学位论文12图2.4乌东井田地应力作用特征当巷道轴线方位与最大主应力方位呈不同夹角时，巷道的应力状态和变形特征具有显著的差异。与最大主应力方位夹角较小（0°～30°之间）的巷道，其顶板的压应力要比这一夹角较大（70°～90°）时的巷道小2～3倍；在与最大主应力垂直的巷道两帮还会出现拉应力；当巷道轴线方位与最大主应力方位夹角在30°～70°之间时，巷道的应力状态、变形特征介于上述二者之间。因此，基于上述分析，将巷道轴线方位与最大主应力方位之间的夹角划分为三个区间，分别是：(a)0°～30°，在这一区间巷道稳定性受到最大主应力影响较小；(b)30°～70°，在这一区间巷道稳定性受最大主应力影响中等；(c)70°～90°，在这一区间巷道稳定性受最大主应力影响很大（图2.5）。图2.5巷道受最大主应力影响分级由于乌东煤矿的回采巷道主要沿煤层走向布置，最大主应力与回采巷道走向夹角近于垂直（94°），如图2.6所示。因此，乌东煤矿回采巷道受到的地应力作用强烈，对巷
【参考文献】：
期刊论文
[1]厚煤层分岔区下分层回采巷道位置选择[J]. 秦忠诚,聂旺,刘永乐,张玉柏,刘利宁. 山东科技大学学报(自然科学版). 2020(03)
[2]扰动诱发高应力岩体开挖卸荷围岩失稳机制[J]. 赵光明,许文松,孟祥瑞,刘崇岩. 煤炭学报. 2020(03)
[3]不同倾角硐室围岩稳定性模型试验及数值模拟[J]. 王永岩,张余标,冯学志,孙耿玉. 科学技术与工程. 2019(32)
[4]巷道支护参数设计方法研究[J]. 赵小林. 能源与环保. 2019(04)
[5]煤矿锚杆安装质量无损检测方法与应用[J]. 张后全,吴宇,陈彦龙,张桂民. 采矿与安全工程学报. 2018(02)
[6]深埋煤层应力松弛状态演化试验与动力学分析[J]. 刘传孝,王龙,刘星辉,庄帅,于绍波. 岩土力学. 2016(06)
[7]具有埋深效应的隧道围岩变形突变模型[J]. 王其胜,彭永成. 嘉应学院学报. 2015(11)
[8]倾角变化对回采工作面区段煤柱应力分布的影响[J]. 李小军,李怀珍,袁瑞甫. 煤炭学报. 2012(08)
[9]1.0m极近距离煤层联合开采矿压规律[J]. 孙春东,杨本生,刘超. 煤炭学报. 2011(09)
[10]上保护层开采卸压数值模拟与保护效果考察[J]. 杨柳. 煤矿安全. 2011(07)
博士论文
[1]西石门铁矿深部巷道围岩破坏机理及控制技术研究[D]. 祁建东.北京科技大学 2018
[2]巷道快速掘进空顶区顶板破坏机理及稳定性控制[D]. 马睿.中国矿业大学 2016
[3]蝶叶塑性区穿透特性与层状顶板巷道冒顶机理研究[D]. 贾后省.中国矿业大学(北京) 2015
[4]软岩巷道破裂围岩锚固体承载特性及工程应用研究[D]. 孟波.中国矿业大学 2013
[5]深部破裂巷道围岩稳定强力协调支护控制研究[D]. 魏建军.中国矿业大学 2013
[6]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
[7]煤矿巷道锚杆锚索托锚力演化机理及围岩控制技术[D]. 郑西贵.中国矿业大学 2013
[8]深部厚顶煤巷道围岩破坏控制机理及新型支护系统对比研究[D]. 王琦.山东大学 2012
[9]近距离保护层开采多场演化及安全岩柱研究[D]. 袁东升.河南理工大学 2010
[10]采动应力演化对底板岩巷失稳影响机理及控制研究[D]. 陈加轩.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]赵家沟矿2号煤层三采区半煤岩巷支护优化技术研究[D]. 白建亮.中国矿业大学 2019
[2]石窑店煤矿回采巷道支护优化研究[D]. 贾飞鹏.西安科技大学 2018
[3]安山煤矿浅埋煤层巷道支护参数优化研究[D]. 刘辉.西安科技大学 2018
[4]穿越黄土填方区域埋地管线变形特性研究[D]. 马元.西安科技大学 2017
[5]围岩松动圈综合检测方法的研究及应用[D]. 叶云龙.成都理工大学 2015
[6]锚杆预应力在煤矿巷道中支护效应的研究[D]. 赵洪玉.内蒙古科技大学 2014
[7]基于FLAC3D岩石裂纹扩展实验与数值模拟研究[D]. 王义.东北大学 2014
[8]深部软岩巷道耦合支护机制及参数优化研究[D]. 范加冬.中国矿业大学 2014
本文编号：3577431
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
西安科技大学工程硕士学位论文102煤层赋存条件及围岩力学参数测试2.1地质条件2.1.1采区概况乌东煤矿位于乌鲁木齐市东北部约34km，行政区划属乌鲁木齐市米东区管辖。井田范围由铁厂沟、碱沟、小红沟、大洪沟4煤矿整合而成。井田面积约为20.28km2，地质资源量13.2亿t，设计可采储量6.94亿t，2016年矿井核定生产能力6.0Mt/a。乌东煤矿南采区位于八道湾向斜南翼，含煤32层，现主采煤层为B1+2、B3+6两组煤，B1+2煤层最大厚度39.45m，最小厚度31.83m，平均厚度37.45m。B3+6煤层最大厚度52.3m，最小厚度39.85m，平均厚度48.87m。煤层倾角87°，属急倾斜煤层。两组煤由岩墙隔开，岩墙由西向东逐渐变薄，变化范围在53m～110m之间。北采区主要可采煤层有43、45号煤层，煤层伪顶为炭质泥岩或泥岩，厚1m～3m左右，直接顶为粉砂岩或砂质泥岩，老顶为粉砂岩，细砂岩或中砂岩，煤层底板伪底为炭质泥岩或泥岩，直接底为粉砂岩。乌东煤矿煤层赋存特征如图2.2所示。图2.2乌东煤矿地质剖面图乌东煤矿位于准葛尔煤田东部，博格达山复背斜西北翼、妖魔山—芦草沟逆断层以北，处于博格达山断裂带体系中，介于博格达山北麓与准葛尔盆地东南缘之间的低山丘陵地带（图2.3）。区内构造多呈北东东向，中生界地层构成不对称线型紧闭褶曲。准葛尔盆地经历了海西、印支、燕山和喜马拉雅等构造运动，海西期和印支期，盆
西安科技大学工程硕士学位论文12图2.4乌东井田地应力作用特征当巷道轴线方位与最大主应力方位呈不同夹角时，巷道的应力状态和变形特征具有显著的差异。与最大主应力方位夹角较小（0°～30°之间）的巷道，其顶板的压应力要比这一夹角较大（70°～90°）时的巷道小2～3倍；在与最大主应力垂直的巷道两帮还会出现拉应力；当巷道轴线方位与最大主应力方位夹角在30°～70°之间时，巷道的应力状态、变形特征介于上述二者之间。因此，基于上述分析，将巷道轴线方位与最大主应力方位之间的夹角划分为三个区间，分别是：(a)0°～30°，在这一区间巷道稳定性受到最大主应力影响较小；(b)30°～70°，在这一区间巷道稳定性受最大主应力影响中等；(c)70°～90°，在这一区间巷道稳定性受最大主应力影响很大（图2.5）。图2.5巷道受最大主应力影响分级由于乌东煤矿的回采巷道主要沿煤层走向布置，最大主应力与回采巷道走向夹角近于垂直（94°），如图2.6所示。因此，乌东煤矿回采巷道受到的地应力作用强烈，对巷
【参考文献】：
期刊论文
[1]厚煤层分岔区下分层回采巷道位置选择[J]. 秦忠诚,聂旺,刘永乐,张玉柏,刘利宁. 山东科技大学学报(自然科学版). 2020(03)
[2]扰动诱发高应力岩体开挖卸荷围岩失稳机制[J]. 赵光明,许文松,孟祥瑞,刘崇岩. 煤炭学报. 2020(03)
[3]不同倾角硐室围岩稳定性模型试验及数值模拟[J]. 王永岩,张余标,冯学志,孙耿玉. 科学技术与工程. 2019(32)
[4]巷道支护参数设计方法研究[J]. 赵小林. 能源与环保. 2019(04)
[5]煤矿锚杆安装质量无损检测方法与应用[J]. 张后全,吴宇,陈彦龙,张桂民. 采矿与安全工程学报. 2018(02)
[6]深埋煤层应力松弛状态演化试验与动力学分析[J]. 刘传孝,王龙,刘星辉,庄帅,于绍波. 岩土力学. 2016(06)
[7]具有埋深效应的隧道围岩变形突变模型[J]. 王其胜,彭永成. 嘉应学院学报. 2015(11)
[8]倾角变化对回采工作面区段煤柱应力分布的影响[J]. 李小军,李怀珍,袁瑞甫. 煤炭学报. 2012(08)
[9]1.0m极近距离煤层联合开采矿压规律[J]. 孙春东,杨本生,刘超. 煤炭学报. 2011(09)
[10]上保护层开采卸压数值模拟与保护效果考察[J]. 杨柳. 煤矿安全. 2011(07)
博士论文
[1]西石门铁矿深部巷道围岩破坏机理及控制技术研究[D]. 祁建东.北京科技大学 2018
[2]巷道快速掘进空顶区顶板破坏机理及稳定性控制[D]. 马睿.中国矿业大学 2016
[3]蝶叶塑性区穿透特性与层状顶板巷道冒顶机理研究[D]. 贾后省.中国矿业大学(北京) 2015
[4]软岩巷道破裂围岩锚固体承载特性及工程应用研究[D]. 孟波.中国矿业大学 2013
[5]深部破裂巷道围岩稳定强力协调支护控制研究[D]. 魏建军.中国矿业大学 2013
[6]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
[7]煤矿巷道锚杆锚索托锚力演化机理及围岩控制技术[D]. 郑西贵.中国矿业大学 2013
[8]深部厚顶煤巷道围岩破坏控制机理及新型支护系统对比研究[D]. 王琦.山东大学 2012
[9]近距离保护层开采多场演化及安全岩柱研究[D]. 袁东升.河南理工大学 2010
[10]采动应力演化对底板岩巷失稳影响机理及控制研究[D]. 陈加轩.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]赵家沟矿2号煤层三采区半煤岩巷支护优化技术研究[D]. 白建亮.中国矿业大学 2019
[2]石窑店煤矿回采巷道支护优化研究[D]. 贾飞鹏.西安科技大学 2018
[3]安山煤矿浅埋煤层巷道支护参数优化研究[D]. 刘辉.西安科技大学 2018
[4]穿越黄土填方区域埋地管线变形特性研究[D]. 马元.西安科技大学 2017
[5]围岩松动圈综合检测方法的研究及应用[D]. 叶云龙.成都理工大学 2015
[6]锚杆预应力在煤矿巷道中支护效应的研究[D]. 赵洪玉.内蒙古科技大学 2014
[7]基于FLAC3D岩石裂纹扩展实验与数值模拟研究[D]. 王义.东北大学 2014
[8]深部软岩巷道耦合支护机制及参数优化研究[D]. 范加冬.中国矿业大学 2014
本文编号：3577431
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