沁新矿回采巷道破坏机理与控制方法研究

摘要

以沁新矿工作面回采巷道破坏控制为研究背景，通过理论分析、数值模拟、现场实践，对巷道破坏机理与控制方法进行了系统研究。在此基础上提出了采用加长锚杆支护替代锚索的新型支护方法。研究表明加长锚杆支护方法可以有效地改善围岩变形，克服了锚索延伸率低、易破断失效的缺点，消除了冒顶隐患，减少了巷道维护量。具体研究成果有如下四个方面:
　　(1)采用钻孔窥视仪对巷道围岩结构进行探查，使用顶板离层仪对巷道水平、垂直位移进行观测，理论分析了巷道围岩变形的塑性区域。使用具有高支护阻力的加长锚杆支护体，保证巷道在采动影响期内的安全使用。对沁新矿工作面回采巷道进行了围岩变形规律、巷道支护技术研究，这些理论为采取合适的支护技术提供了基础。
　　(2)应用FLAC3D研究了回采巷道在采动前后的巷道变形特征。对不同锚杆长度支护效果进行了对比分析，为现场支护提供理论依据。
　　(3)回采巷道长短锚杆联合支护与锚索支护效果的对比表明，前者具有较大的柔性，能够抵御较大的变形，支护效果好;后者延伸率较低，在支护中容易破断，使巷道支护失效。
　　(4)结合矿井工作面回采巷道实际情况，选取巷道进行工业性试验。对试验巷道不同支护方案进行对比，得出加长锚杆破断率小于锚索支护，能够较好的维护顶板完整性，保证了回采巷道的可靠性与安全。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 回采巷道结构状态

1．1．3 研究意义

1．2 国内外相关技术研究现状

1．2．1 锚杆支护技术的国内外研究

1．2．2 回采巷道控制理论研究现状

1．2．3 合理煤柱尺寸研究现状

1．2．4 巷道围岩变形破坏的数值模拟研究现状

1．3 论文研究主要内容

1．5 技术路线

第二章 沁新矿回采巷道实测

2．1 沁新回采巷道概况

2．1．2 采矿顶板岩层特征

2．2 沁新回采巷道破裂实测

2．2．2 回采巷道破裂顶板深部实测情况

2．2．3 钻孔施工

2．3 沁新回采巷道围岩变彩规律监测

2．3．2 实测巷道围岩深部位移

2．4 本章小结

第三章 沁新矿回采巷道FLAC3D数值模拟

3．1 巷道围岩控制数值模拟软件

3．2 FLAC3D数值模拟软件

3．3 数值模拟建立原则

3．3．1 模型建立原则

3．3．2 FLAC3D回采巷道破坏机理与控制方法数值模拟步骤

3．4．1 回采巷道力学参数

3．4．2 岩体参数、边界条件和强度准则

3．5 数值模拟结果分析

3．5．1 模型Ⅰ(未受采动影响的无支护巷道)的数值模拟结果

3．5．2 模型Ⅱ(受采动影响的无支护巷道)模拟结果

3．5．3 模型Ⅲ(锚杆支护2．4m)模拟结果

3．5．4 模型Ⅳ(锚杆长度3．2m)模拟结果

3．5．5 模型Ⅴ(锚杆长度4．0m)模拟结果

3．5．6 模型Ⅵ(锚杆长度5．0m)模拟结果

3．6 本章小结

第四章 沁新矿回采巷道围岩控制方法研究

4．1 回采巷道围岩控制原理

4．1．1 支护阻力对回采巷道围岩变形的影响

4．1．2 支护阻力对回采巷道围岩塑性区影响

4．2 回采巷道围岩控制方法改进

4．2．1 回采巷道的支护失效形式

4．2．2 回采巷道围岩改进的控制思路

4．3 影响巷道锚杆支护质量对比分析

4．3．1 锚杆对围岩控制效果分析

4．3．2 影响锚杆支护质量因素对比分析

4．3．3 加长锚杆

4．4 本章小结

第五章 沁新矿回采巷道现场工程试验

5．1．1 沁新矿回采巷道试验方案

5．2 试验结果分析

5．2．1 沁新回采巷道支护强度与围岩变形分析

5．2．2 沁新回采巷道围岩变形适应性分析

5．3 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

作者简介

发表论文和参加科研情况说明