赵楼煤矿深部复合顶板结构与支护技术研究

摘要

随着煤矿开采深度的逐年增加，我们面临的巷道围岩应力状态复杂及难支护等问题也越来越突出，因此开展深部矿井巷道围岩变形规律与支护技术机理的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文以山东赵楼回采巷道实际作业环境作为工程背景，采用理论分析、现场监测和FLAC-3D模拟相结合的方法，对赵楼煤矿复合顶板与支护体间的相互作用进行了研究。主要内容与结论有: (1)研究了深部巷道围岩的变形特征及破坏机理，结合弹塑性力学、岩体力学、矿山压力等分析了体积膨胀和应变软化对巷道破坏的影响。 (2)通过对前人对巷道围岩变形在弹塑性力学上的研究，结合卡斯特纳公式和深部岩体的岩石特性，分析给出了巷道围岩位移、应力、半径的解析式。加强理论研究，为深部巷道支护提供更加科学的理论参考依据。 (3)通过分析深部围岩巷道的破坏规律，得出应发展以锚杆为主体的耦合支护技术。并且分析了各种支护的技术的特点，针对不同的围岩条件，采取不同的支护方式，来更好的控制巷道围岩的稳定性。 (4)对3煤层回采巷道做安全评价，并采用FLAC-3D软件对3煤层回采巷道经行了三维仿真计算，分析了在现有支护情况下巷道复合顶板的位移和应力的变化及影响规律，研究支护结构的可行性。分析了复合顶板中软弱夹层在不同厚度、位置时，顶板的破坏特征及与支护体间的相互作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．21 深部回采巷道围岩变形的研究现状

1．22 深部巷道支护机理研究

1．3 主要研究内容和研究方法

1．4 创新点

1．5 技术路线

第2章 深部巷道围岩变形规律研究

2．1 深部矿井的定义及其特征

2．2 深部巷道围岩变形特征

2．3 深部高应力巷道变形破坏特征的原因

2．4 复合顶板特点与破坏机理

2．5 深部巷道围岩变形范围及位移的研究

2．5．1 力学模型的建立

2．5．2 巷道围岩应变与位移

2．5．3 巷道围岩破裂范围

2．5．4 分析

第3章 深部巷道支护技术研究

3．1 矿井巷道深部锚杆的应用

3．1．1 锚网

3．1．2 锚带网支护

3．2 高应力软岩巷道支护原则和支护对策

3．2．1 耦合支护原则

3．2．2 深部巷道支护对策

3．3 深部巷道支护形式改革

3．4 小结

第4章 工程实例

4．1 矿井位置及基本情况

4．2 3煤层支护情况

4．3 危险源与风险分析

4．3．1 矿井顶板危险性分析

4．3．2 矿井冲击地压危险性分析

4．4 顶板事故类型和危害程度分析

4．4．1 顶板事故类型

4．4．2 顶板事故可能发生季节及危险程度分析

4．4．3 危险源监控

4．4．4 主要预防措施

4．4．5 采煤工作面预警条件

4．4．6 掘进工作面或巷道预警条件

4．5 事故类型和危害程度分析

4．5．1 冲击地压事故危险源分析

4．5．2 冲击地压事故类型和危害程度分析

4．5．3 应急处置基本原则

4．5．4 冲击地压事故主要预防措施

4．5．5 顶板事故应急处置原则

第5章 3煤层回风巷柔性夹层情况的数值模拟

5．1 数值模拟计算的目的

5．2 计算模型建立与计算参数的确定

5．2．1 赵楼矿回采巷道围岩地质条件

5．2．2 模型边界条件

5．2．3 模型锚杆参数的选择

5．3 数值模拟结果分析

5．3．1 软弱夹层厚0.1m时软弱夹层距顶板0.4到4.4m的锚杆支护图

5．3．2 软弱夹层数值模拟

5．3．3 模拟结果

5．3．4 软弱夹层对巷道的影响

5．4 小结

结语

致谢

参考文献

作者简介

发表论文和参加科研情况