沙曲矿动压巷道稳定性分析与支护优化

摘要

在矿山建设中，井下巷道是矿山运输、通风、排水及人员、设备行走的通道，也是人们进行各种井下生产活动的空间。如果其稳固性达不到一定的要求，将直接影响井下生产的正常进行，甚至造成人员伤害，设备损伤。本论文以山西华晋焦煤公司沙曲矿为工程背景，针对其南翼14204工作面的具体情况，运用有限差分数值分析方法，对巷道的开挖及其在工作面回采扰动下的过程进行了数值模拟，并将分析结果反馈于设计方案，用于指导后期施工。 本文意在研究工作面回采动压条件下巷道的锚固支护设计，并依据锚索排距的不同，分别为1.5m，2.0m，2.5m，采用摩尔-库仑模型，来进行锚索参数的优化设计。本工程主要分为巷道的掘进开挖和工作面的回采两个过程来进行数值模拟计算，并在每一过程中又采取了分步开挖的方式，即巷道的分步掘进和工作面的分步回采，以其尽可能准确的模拟工程的实际进程。 通过数值计算，对比不同锚索排距下相应的塑性破坏区的范围，位移的大小以及应力的分布情况等，以巷道顶板下落位移为主要衡量指标，并适当兼顾经济性，确定出最为合理的支护方案。此外，我们还在实地现场进行了长时间的顶板离层监测，实际证明，理论分析和实际监测结果比较吻合，取得了理想的支护效果。 本文的研究对象来源于实际问题，最后提出的支护方案在实际工程中也取得了良好的效果，基本达到了研究目的。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

引言

1文献综述

1.1巷道地压规律研究与发展

1.1.1围岩压力的含义及其方类

1.1.2长壁工作面周围垂直应力分布

1.1.3巷道地压规律的影响因素

1.2锚杆支护应用规状

1.2.1锚杆支护理论的研究

1.2.2锚杆支护设计方法与研究现状

1.3本论文研究内容及方法

1.3.1现有研究的局限性

1.3.2本论文研究内容

2 工程背景

2.1沙曲矿矿区地理位置

2.2井田地质概述

2.2.1地层

2.2.2构造

2.3南翼14204采区地质概况

2.3.1地面位置

2.3.2井下位置及四邻采掘情况

2.3.3煤层特征

2.3.4煤质特征

2.3.5煤层顶底板特征

2.3.6工作面地质构造特征

2.3.7水文地质条件

2.3.8瓦斯、煤尘及自燃发火情况

2.4本章小结

3 FLAC数值分析方法概述

3.1FLAC程序主要特点及应用范围

3.2数值分析一般步骤

4巷道支护设计

4.1锚杆(索)锚固设计

4.1.1锚杆(索)锚固设计准则

4.1.2锚杆(索)锚固设计内容

4.2巷道断面及支护形式

4.3巷道支护有限差分数值模拟

4.3.1计算模型的建立

4.3.2巷道分步开挖模拟和计算结果分析

4.3.3工作面回采模拟和影响巷道结果分析

4.4本章小结

5 现场监测

5.1顶板离层的概念及主要影响因素

5.1.1顶板离层的概念

5.1.2影响顶板离层的主要因素

5.1.3离层位置分析

5.2巷道掘进过程顶板离层监测

5.3二次动压巷道顶板离层监测

5.4本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢