乌海矿区回采巷道围岩稳定性分类及其控制

摘要

巷道围岩稳定性分类是从工程应用的角度出发，通过对巷道围岩的岩体强度、岩体完整性、岩体结构等条件综合分析，确定巷道围岩的稳定性级别，目的是为巷道支护设计提供依据。影响巷道围岩稳定性的指标有很多，各指标之间还存在相互联系，而且部分定性指标难以定量描述，造成指标选取有一定的主观性和不确定性，合理分类指标的选取是决定巷道围岩稳定性分类效果的关键。本文从巷道顶板结构角度入手，在此之上综合其他影响因素，在乌海矿区开展了回采巷道围岩稳定性分类及其控制技术研究。
　　通过现场调研发现，乌海矿区回采巷道支护形式主要为锚杆支护，不同矿区不同主采煤层的巷道支护现状差别较大，综合分析认为巷道围岩稳定性主要与顶板稳定性有关。根据煤层地层年代、煤田和矿区地理位置分布，对主采煤层进行了初步分类。
　　在主采煤层初步分类的基础之上，采用理论分析方法，对主采地层的沉积环境和成煤模式进行研究，可以识别出两种主要的聚煤沉积环境。根据成煤沉积环境的变化可以得到三种不同的顶板结构类型，据此将调研主采煤层的顶板结构进行分类，并对各类顶板结构的稳定性进行分析。
　　运用UDEC数值计算方法，选取稳定岩层距煤层距离和含软弱夹层数两个指标对顶板结构的稳定性进行研究，得到当顶板稳定岩层距煤层距离和含软弱夹层数改变时，巷道围岩的塑性区范围、顶板层间滑动范围和顶板离层发育深度的变化规律，为顶板结构稳定性指标的量化分析提供了依据。
　　根据矿井地质资料、物理力学性质测试结果，选取稳定岩层距顶板的距离、含软弱夹层数、岩石单轴抗压强度、直接顶厚度与采高比值和直接顶板初次垮落步距5个指标，通过数学方法对各指标进行量化处理，最终得到回采巷道的围岩稳定性分类。
　　根据现场支护现状调研，结合顶板结构和围岩稳定性分类结果，分析不同顶板结构巷道的变形破坏机理，并提出相应的围岩控制技术方案。最后，在利民煤矿和老石旦煤矿开展了矿压规律观测工作，观测结果表明顶板结构对巷道围岩控制技术起着重要作用，通过优化支护方案巷道围岩控制效果较好。

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变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景与意义（Research Background and Significance）

1.2 国内外研究现状综述（Overview on Present Research Situation）

1.3 研究内容和方法（Research Contents and Methods）

1.4 本章小结（Brief Summary）

2 乌海矿区主采煤层巷道工程地质特征及支护

2.1 工程地质特征（Engineering Geological Characteristics）

2.2 主采煤层回采巷道现状调研及分析（Investigation and Analysis on the Situation of Mining Roadways in Primary Coal Seam）

2.3 煤岩样物理力学性质测试（ Laboratory Test on Physical and Mechanical Properties of Coal and Rock Samples）

2.4 本章小结（Brief Summary）

3 乌海矿区主采煤层顶板结构及稳定性研究

3.1 主采煤层初步分类（Preliminary Classification of Primary Coal Seam）

3.2 煤层顶板沉积环境分析（Analysis on Sedimentary Environment of Coal Seam Roof）

3.3 煤层顶板结构及其稳定性（Structure and Stability of Coal Seam Roof）

3.4 本章小结（Brief Summary）

4 回采巷道围岩稳定性分类

4.1 顶板结构稳定性指标研究（Study on Stability Indicators of Roof Structure）

4.2 顶板结构稳定性数值计算研究（Numerical Computation Study on Roof Structure Stability）

4.3 回采巷道围岩稳定性分类（ Stability Classification of Mining Roadway Surrounding Rock）

4.4 本章小结（Brief Summary）

5 基于稳定性分类的围岩控制技术研究

5.1 回采巷道变形破坏规律分析（ Analysis on Deformation and Faliure Law of Mining Roadway）

5.2 巷道支护效果（Supporting Effect of Mining Roadway）

5.3 本章小结（Brief Summary）

6 主要结论

参考文献

作者简历

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