深井巷道底臌岩体破坏运移演化规律及控制技术研究

摘要

根据现场调研,深井巷道在掘进或使用过程中经常出现严重底臌现象,给煤矿现场施工带来许多安全隐患。论文采用现场调研、理论分析、数值模拟和现场工业性试验等综合研究的方法,结合煤矿现场工程地质条件,对深井巷道底臌岩体破坏运移演化规律及控制措施进行了深入系统地研究。首先,根据巷道底臌岩体破坏模式将深井巷道底臌划分为力学型、物化型及复合型底臌三类,并逐一分析了各类底臌特征;其次,以朗肯土压力理论为理论基础,建立了滑移型底臌力学模型,推导出发生滑移型底臌的巷道底板的破坏深度及底板最小支护荷载计算公式,以此分析深井巷道底板的破坏深度和底臌控制的难易程度,并在此基础上结合深井巷道底臌岩体受力特征,分析了深井巷道底臌岩体运移路径,并结合锚杆作用机理提出了底臌岩体阻滑控制措施;最后,采用有限差分软件分析了巷道在不同埋藏深度、不同侧压系数条件下相同及不同深度底板岩体应力、位移特征及侧压系数对底臌岩体位移矢量的影响,讨论了底板岩层性质、两帮岩(煤)层性质、顶板岩层性质对巷道底臌量的影响,并在此基础上分析了底板锚固参数(锚杆长度、间距、倾角)对深井巷道底臌量的影响,提出了一定地质条件下的巷道底板锚固参数。将研究成果应用于实践,取得了良好的效果。

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1 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容

1.4 论文研究采用的方法和技术路线

2 深井及深井巷道底臌的概念

2.1 深井开采的主要特征

2.2 深井巷道底臌特征及类型

2.3 深井巷道底臌的影响因素

2.4 本章小结

3 深井巷道底臌岩体破坏运移特征及控制措施的理论分析

3.1 深井巷道物化型底臌

3.2 深井巷道压曲型底臌机理

3.3 深井巷道滑移型底臌机理

3.4 底臌岩体滑移特征及阻滑机理

3.5 本章小结

4 深井巷道底臌岩体破坏运移特征及控制措施的数值分析

4.1 数值计算条件及单元划分

4.2 数值计算结果及分析

4.3 锚杆控制巷道底臌的数值分析

4.4 本章小结

5 工程应用

5.1 沽源煤矿308材料巷概况

5.2 试验巷道支护设计

5.3 试验巷道施工技术及要求

5.4 试验巷道支护效果观测

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

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