倾斜煤层沿顶掘进回采巷道上帮煤体失稳机理与工程应用

摘要

根据现场调查,倾斜煤层特别是急倾斜厚煤层回采巷道沿顶掘进过程中上帮煤体经常出现失稳滑移现象,给现场施工带来许多安全隐患。本文采用现场调研、实验室试验、理论分析、数值模拟和现场工业应用等综合研究的方法,结合现场工程实际,对倾斜煤层沿顶掘进回采巷道上帮煤体失稳滑移机理及失稳滑移特征进行了深入系统地研究。根据巷道围岩受力特征,利用毕肖普条分法的基本原理,建立了倾斜煤层沿顶掘进回采巷道上帮煤体失稳滑移力学模型,推导出上帮煤体稳定性安全系数计算公式,分析得出上帮煤体失稳滑移机理、失稳滑移特征及失稳滑移区域的大致位置。利用离散元软件模拟分析了巷道支护前上帮煤体的滑移特征,提出了巷道掘进过程中相应安全防护措施;以上帮煤体失稳滑移区域为依据,确定上帮煤体锚杆支护强度,通过对不同煤层倾角、煤层强度等情况下的巷道支护效果进行模拟,确定了不同情况下合理的锚杆支护参数。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 问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要的研究工作

2 煤巷围岩地质力学性质及松动范围测试

2.1 回采巷道的地质条件

2.2煤巷围岩物理力学参数测试

2.3 煤岩崩解性试验

2.4 煤巷两帮松动圈测试

2.5 本章小结

3 倾斜煤层回采巷道上帮煤体失稳滑移机理

3.1 毕肖普条分法概述

3.2 上帮煤体稳定安全系数公式推导

3.3 上帮煤体稳定安全系数的计算方法

3.4 上帮煤体锚杆锚固后稳定安全系数公式推导

3.5 上帮煤体最小稳定安全系数的确定

3.6 巷道上帮煤体安全稳定系数Fs的主要影响因素

3.8 沽源矿巷道上帮煤体锚固后安全稳定性分析

3.9 本章小结

4 倾斜煤层回采巷道上帮煤体失稳滑移特征与控制措施

4.1 数值分析软件的选择

4.2 数值模拟方案与模型构建

4.3 煤层倾角变化对上帮煤体及顶板的稳定性分析

4.4 巷道支护前上帮煤体滑移危险区域分析

4.5 巷道支护前后上帮煤体及顶板稳定性分析

4.6 倾斜煤层回采巷道支护参数汇总

4.7 本章小结

5 工程应用

5.1 沽源矿206工作面概况

5.2 试验巷道支护设计

5.3 试验巷道施工技术

5.4 试验巷道支护效果监测

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

附录

作者简历

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