承载层与巷道基本支护之间的关系研究

发布时间：2017-09-24 07:23

  本文关键词：承载层与巷道基本支护之间的关系研究

  更多相关文章： 均质岩体 承载层 基本支护 巷道围岩稳定性 数值模拟

【摘要】：随着矿井开采深度的延伸,巷道围岩在深部高应力的作用下,巷道围岩岩性软化特征开始显现,巷道周围出现较大范围的破碎区,巷道围岩稳定性维护的难度加大,即使巷道采用基本支护系统进行强力支护后,在采动等因素影响下,巷道依然出现较大的变形。为了寻求新的支护方法,解决深部巷道变形大、难支护的问题,提出通过再造承载层,使承载层与基本支护共同作用于巷道围岩,从而维护巷道围岩的稳定的巷道围岩控制方法。本文以均质岩体、圆形巷道为前提,结合一定条件下的岩石力学参数,通过数值模拟、相似模拟及理论分析来研究承载层与基本支护之间的关系。其研究内容主要涉及单一承载层或单一基本支护对巷道围岩稳定性的影响、承载层相关参数对巷道围岩稳定性的影响、承载层与基本支护共同作用下对巷道围岩稳定性的影响、承载层与基本支护之间的关系的数值模拟以及理论分析。研究结果表明:给定条件下承载层合适的岩层层位位于巷道中部,其合适的长度为6.0m—稍大于巷道塑性区半径,合适的厚度为600mm—约是其巷道半径的3/10;承载层的存在有利于巷道围岩稳定性的提高,基本支护的强度并不是越高越好;通过承载层+基本支护结构中不同方案的模拟,得到承载层与基本支护之间所存在着相互协调的关系;通过对所假设的承载层+基本支护结构作用下巷道围岩塑性区半径的推导及修正,得到了用来表征承载层与巷道基本支护之间关系的塑性区半径公式。通过对承载层与巷道基本支护之间关系的研究,了解承载层与基本支护之间所存在的协调关系,为通过承载层+基本支护控制深部巷道围岩变形,维护巷道围岩稳定提供了条件。
【关键词】：均质岩体 承载层 基本支护 巷道围岩稳定性 数值模拟
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD322.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 论文选题的依据和意义11-12
• 1.1.1 论文选题的依据11-12
• 1.1.2 论文选题的意义12
• 1.2 国内外研究现状分析12-17
• 1.2.1 国外的研究现状12-13
• 1.2.2 国内的研究现状13-17
• 1.3 本文的研究内容17
• 1.4 论文创新点17
• 1.5 技术路线17-19
• 2 单一承载层或基本支护对巷道围岩稳定性影响的数值模拟分析19-57
• 2.1 概述19-20
• 2.1.1 承载层的描述19
• 2.1.2 基本支护的描述19-20
• 2.2 数值模型的建立及岩石参数选择20-26
• 2.2.1 数值模型的建立21-22
• 2.2.2 岩石参数的选择22-26
• 2.3 无承载层和支护条件下巷道变形特征及应力分布26-35
• 2.3.1 无承载层和支护条件下巷道围岩的应力分布26-29
• 2.3.2 无承载层和支护条件下巷道围岩的变形29-32
• 2.3.3 无承载层和支护条件下巷道围岩的塑性区32-35
• 2.4 单一巷道基本支护对巷道稳定性的影响35-50
• 2.4.1 预紧力为 10kN时巷道变形及应力分布36-40
• 2.4.2 预紧力为 30kN时巷道变形及应力分布40-43
• 2.4.3 预紧力为 50kN时巷道变形及应力分布43-46
• 2.4.4 预紧力为 60kN时巷道变形及应力分布46-50
• 2.5 单一承载层条件下对巷道稳定性的影响50-54
• 2.5.1 单一承载层与无承载层时巷道围岩的应力51
• 2.5.2 单一承载层与无承载时巷道围岩的变形51-54
• 2.5.3 单一承载层和无承载层时巷道围岩的塑性区54
• 2.6 本章小结54-57
• 3 承载层相关参数对巷道围岩稳定性的分析57-87
• 3.1 概述57
• 3.2 承载层所处岩层层位的分析57-65
• 3.2.1 承载层位于巷道上部时巷道的变形及应力分布57-60
• 3.2.2 承载层位于巷道中部时巷道的变形及应力分布60-62
• 3.2.3 承载层位于巷道下部时巷道的变形及应力分布62-65
• 3.3 承载层长度的分析65-75
• 3.3.1 承载层长度为 2.0m时巷道变形及应力分布65-67
• 3.3.2 承载层长度为 4.0m时巷道变形及应力分布67-69
• 3.3.3 承载层长度为 6.0m时巷道变形及应力分布69-72
• 3.3.4 承载层长度为 8.0m时巷道变形及应力分布72-75
• 3.4 承载层厚度的分析75-82
• 3.4.1 承载层厚度为 400mm时巷道的变形75-77
• 3.4.2 承载层厚度为 600mm时巷道的变形77-79
• 3.4.3 承载层厚度为 800mm时巷道围岩变形79-80
• 3.4.4 承载层不同厚度时巷道塑性区的变化80-82
• 3.5 承载层的强度对巷道稳定性的分析82-85
• 3.6 本章小结85-87
• 4 承载层与基本支护共同作用下其间关系的数值模拟分析87-99
• 4.1 概述87
• 4.2 承载层+基本支护对巷道稳定性的模拟分析87-92
• 4.3 承载层与巷道基本支护之间关系的模拟分析92-97
• 4.4 本章小结97-99
• 5 承载层与基本支护之间关系的理论分析99-109
• 5.1 概述99
• 5.2 支护条件下巷道围岩塑性区半径的计算99-101
• 5.3 承载层对围岩强度的影响性实验101-104
• 5.4 承载层+基本支护条件下巷道塑性区半径的假设104-105
• 5.5 承载层+基本支护条件下巷道塑性区半径的推导105-107
• 5.6 本章小结107-109
• 6 主要结论与展望109-111
• 6.1 主要结论109
• 6.2 展望109-111
• 参考文献111-115
• 作者简历115-117
• 学位论文数据集117

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭兴明,徐精彩,惠世恩;巷道煤体漏风规律研究[J];西安交通大学学报;2001年03期

2 靖洪文;李元海;许国安;陈坤福;;深埋巷道破裂围岩位移分析[J];中国矿业大学学报;2006年05期

3 童宗圣;马守龙;;双注支护技术在返修巷道中的应用[J];山西建筑;2008年02期

4 姜怀友;杨建国;;巷道修复技术研究与应用[J];山东煤炭科技;2009年01期

5 古全忠;周光华;杨德;张晓峰;郭艳飞;;瑞米支柱在软顶巷道的支护应用[J];煤矿开采;2009年03期

6 姜晨光;方丽娟;宋林松;闫春茹;李增有;;不同断面巷道的抗震性能研究[J];矿冶;2010年01期

7 徐聪;杨建伟;曹孟蒙;;“延伸截取法”巷道扩修实践[J];中州煤炭;2010年05期

8 潘一山;吕祥锋;李忠华;代树红;;高速冲击载荷作用下巷道动态破坏过程试验研究[J];岩土力学;2011年05期

9 郑西贵;张农;韩昌良;;多断面巷道表面收敛快速观测方法研究[J];中国矿业大学学报;2011年05期

10 何征;孙卓磊;李柔学;;巷道冒顶的因素与预防[J];山东煤炭科技;2011年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 靖洪文;;深埋巷道破裂围岩位移分析及应用[A];盛世岁月——祝贺孙钧院士八秩华诞论文选集[C];2006年

2 周坤;赵毅鑫;谢帅涛;刘迪;;模型边界位置对巷道变形模拟结果的影响研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

3 王长江;刘夫晓;王黎明;;浅析矿山巷道变形的监测[A];第二十届“冀鲁川辽晋琼粤”七省矿业学术交流会论文集[C];2013年

4 田花永;;基于数值模拟技术的巷道毛硐尺寸设计[A];矿山地质灾害成灾机理与防治技术研究与应用[C];2009年

5 付跃升;杨万斌;;多次破坏后巷道修复原理与方法[A];矿井建设与岩土工程技术新发展[C];1997年

6 张农;;巷道围岩强化支护技术体系及实践[A];煤炭开采新理论与新技术——中国煤炭学会开采专业委员会2007年学术年会论文集[C];2007年

7 高灵志;;掘进巷道超前预审查是实现煤矿生产安全高效、科学经济的有效手段[A];全国煤矿千米深井开采技术[C];2013年

8 毛兴武;;朱家湾矿井开拓准备巷道变形的原因分析及对策[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年

9 张琨;任建喜;;煤矿高应力巷道破坏机制及其返修技术研究[A];岩石力学与工程的创新和实践：第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年

10 李向征;倪新华;姚宏章;;差值法速算拱形巷道面积的研究与应用[A];创新推动新型煤炭工业体系建设和安全健康发展——2010年湘赣皖闽苏等多省（市）煤炭学会学术交流暨湖南省煤炭科技论坛论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 杨沛洁;平煤四矿给修复巷道“贴标签”[N];平顶山日报;2007年

2 潞安矿业（集团）公司审计处 王哲;巷道破坏分析和巷道维护技术[N];山西科技报;2005年

3 程占国;云驾岭矿工艺创新打造平安巷道[N];河北经济日报;2010年

4 徐宁 梁祚山 杨殿栋;千米深处完美对接[N];中国能源报;2013年

5 张洪武 记者 王大伟;东海矿唱响质量标准化“四重奏”[N];鸡西日报;2008年

6 李伟;科技兴煤让企业尝到甜头[N];哈密报(汉);2007年

7 陈贤云;小修补改变大环境[N];中国矿业报;2013年

8 通讯员 孙传报　王印河 本报记者 范宁;“两化”生产区保障40年旺盛采掘[N];河北经济日报;2010年

9 陈景春;草原明珠放异彩 干群携手铸辉煌[N];辽源日报;2006年

10 记者 杨沛洁邋实习生 赵峰涛;科技“妙手”让四矿焕发青春[N];平顶山日报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张斗群;黄岩汇煤矿矿压显现多参量监测及巷道支护研究[D];中国矿业大学(北京);2016年

2 李国富;高温岩层巷道主动降温支护结构技术研究[D];太原理工大学;2010年

3 万世文;深部大跨度巷道失稳机理与围岩控制技术研究[D];中国矿业大学;2011年

4 樊克恭;巷道围岩弱结构损伤破坏效应与非均称控制机理研究[D];山东科技大学;2003年

5 吴海;深部倾斜岩层巷道非均称变形演化规律及稳定控制[D];中国矿业大学;2014年

6 徐剑坤;基于机器视觉的巷道变形实时监测预警技术研究[D];中国矿业大学;2012年

7 杨吉平;薄层状煤岩互层顶板巷道围岩控制机理及技术[D];中国矿业大学;2013年

8 吴爱民;钱家营近距离煤层煤岩体破坏与巷道优化支护研究[D];中国矿业大学（北京）;2010年

9 詹平;高应力破碎围岩巷道控制机理及技术研究[D];中国矿业大学(北京);2012年

10 张钦祥;保德矿采动巷道围岩分次控制方法及关键支护技术[D];中国矿业大学（北京）;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李玉萍;基于GIS井下避险系统的研究与应用[D];河北联合大学;2014年

2 曲懋轩;倾斜薄层状围岩巷道失稳机理及支护技术研究[D];昆明理工大学;2015年

3 石高鹏;深埋煤巷围岩流变参数反分析及支护优化研究[D];中国矿业大学;2015年

4 蒋作函;渗水泥化巷道失稳机理与安全控制对策[D];中国矿业大学;2015年

5 王俊峰;金川三矿采场分段巷道支护方式改进研究[D];西南科技大学;2015年

6 邓晓谦;基于相似模拟实验的巷道变形特征及失稳危险判别研究[D];中国矿业大学;2015年

7 陈红;多次采动渐进诱发软岩巷道非均称变形及封闭承载结构再造[D];中国矿业大学;2015年

8 祝金龙;动压条件下深部矿井孤岛体的支护稳定性分析[D];合肥工业大学;2015年

9 何利辉;软弱煤岩互层顶板巷道稳定机理及控制[D];中国矿业大学;2013年

10 张志明;复用巷道锚注支护技术研究[D];河北工程大学;2015年

，

本文编号：910098