深井多扰动巷道失稳诱因分析及控制技术研究

摘要

本文围绕“深井多扰动巷道失稳诱因分析及控制技术”结合济宁二号矿井-740水平大巷地质条件和现场调研资料，运用实地勘测，理论分析，数值模拟分析和现场工程实践验证等手段进行研究。通过现场勘测与资料分析总结提出巷道失稳诱因，并在力学模型指导下通过数值模拟进行验证，并分析围岩应力分析和变形控制效应量给出最优化参数，最后根据现场巷道控制评价，设计新的支护体系并得到工程验证。综合得出以下结论： 1）通过现场巷道围岩勘察和矿井资料，结合钻孔窥视深部勘测，总结深井巷道现阶段围岩控制难点主要集中在巷道围岩变形大，裂隙向围岩深部扩展，巷道群密集化程度高，多扰动效应影响较大这几个方面。 2）通过建立巷道力学模型，构造应力函数，得出巷道在无扰动情况下应力分布特点主要受巷道半径和深度影响的结论，以及分别在相邻巷道和工作面扰动情况下的应力分布规律。 3）运用FLAD3D数值模拟软件针对巷道水平间距和工作面停采线位置分别建立实验方案模型，研究了不同方案下巷道应力和变形量的变化，确定了扰动诱因，并初步分析得出最优化设计参数。 4）通过引入效应量概念，对不同方案下的巷道围岩变形量，运用效应量公式进行处理，得出巷道围岩控制效应量，通过与对应的期待效应量进行比对，分析判断出最优化方案。 5）结合胶带运输大巷和辅助运输大巷的现场勘测与原支护评价，运用自钻式中空注浆锚杆技术，设计“注锚网喷”联合支护体系，结合模拟分析结果，最终通过两巷道顶底板和两帮位移监测，验证了新支护体系的围岩控制效果。

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致谢

变量注释表

1 绪论

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2.1 深部巷道课题的研究发展现状

1.2.2 巷道围岩稳定性研究现状

1.2.3 相邻巷道采掘扰动效应研究

1.2.4 深井巷道扰动数值模拟研究

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线图

2 巷道赋存条件及围岩力学参数测试

2.1 研究巷道群赋存现状

2.2.1 研究巷道布置情况

2.2.2 现场巷道变形破坏情况及支护参数

2.2.3 现阶段巷道围岩控制难点

2.2 巷道围岩深部勘测

2.2.1 勘测设备选择

2.2.2 现场勘测结果

2.3 巷道围岩力学参数测试

2.3.1 岩样制取方法

2.3.2 煤岩样实验室力学参数测定

2.4 本章小结

3 深井巷道应力分布特征及扰动规律

3.1 深井巷道围岩应力分布特征

3.2 深井相邻巷道围岩应力分布特征

3.3 深井采场周围应力分布特征

3.4 本章小结

4 深井多扰动巷道失稳诱因

4.1 巷道水平间距影响因素分析

4.1.1 模型建立及方案设计

4.1.2 巷道应力分布特征分析

4.1.3 巷道围岩塑性区分布分析

4.1.4 巷道围岩变形特征分析

4.2 工作面停采线位置影响因素分析

4.2.1 模型建立与方案设计

4.2.2 巷道应力分布特征

4.2.3 巷道围岩变形特征分析

4.3 围岩位移控制效应量分析

4.3.1 效应量引入

4.3.2 效应量在围岩控制中的应用

4.4 本章小结

5围岩控制技术及现场应用

5.1 现场围岩控制评价

5.2 自钻式中空注浆锚杆

5.3 巷道围岩控制方案设计

5.4 巷道围岩变形量控制观测

5.5 本章小结

6 结论

参考文献

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