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松散破碎半煤岩开拓巷道围岩变形破坏机理及控制技术研究

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1 绪论

1.1问题的提出(Introductionof the Problem)

1.2国内外研究现状(Research Status at Home and Abroad)

1.3研究内容和技术路线(Research Contents and Technical Route)

2 半煤岩开拓巷道生产地质状况分析

2.1矿区概况(Overview of Coal Mine)

2.2东翼大巷概况(Overview of East Wing Main Roadway)

2.3原支护下巷道变形破坏分析(Failure Analysis of Roadway under OriginalSupport Scheme)

2.4本章小结(Brief Summary)

3 半煤岩开拓巷道围岩变形破坏机理研究

3.1 巷道围岩弱结构力学模型(Weak Structure Mechanical Model of Surrounding Rock)

3.2巷道围岩应力状态分析(Stress Analysis of Surrounding Rock)

3.3巷道围岩塑性区分布及位移分析(Analysis of Plastic Zone Distribution andSurrounding Rock Displacement)

3.4本章小结(Brief Summary)

4 半煤岩开拓巷道合理支护设计及优化

4.1锚杆支护机理分析(Analysis of Bolting Mechanism)

4.2锚杆支护参数设计及优化(Bolt Support Parameter Design and Optimization)

4.3支护优化方案确定(Optimizaton of Supporting Scheme)

4.4本章小结(Brief Summary)

5 现场工业性试验

5.1现场施工方案(Field Construction Scheme)

5.2施工质量检测分析(Construction Quality Inspection)

5.3巷道矿压监测分析(Roadway Pressure Monitoring)

5.4技术经济效益分析(Technical andEconomicBenefits)

5.5本章小结(Brief Summary)

6 主要结论

参考文献

作者简历

学位论文数据集

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摘要

半煤岩巷道在受地质构造的影响下,围岩易松散破碎,返修率高。因此,开展松散破碎半煤岩开拓巷道围岩变形破坏机理及控制技术研究具有十分重要的理论和实践意义。
  为了解决北阳庄矿东翼半煤岩大巷的支护难题,结合其具体地质条件,采用理论分析、数值模拟、现场工程实践相结合的方法,根据半煤岩巷道巷道特点建立力学模型,研究了侧压系数和支护强度的变化对巷道围岩变形破坏的影响。分析了巷道的变形破坏特点,得到直墙半圆拱半煤岩巷道不同方向及位置的破坏规律为:巷道开挖后,巷道周边将以塑性破坏为主。巷道底角附近最为严重,巷道帮部靠下及顶板中点次之,巷道帮部煤岩接触面附近及巷道顶部中上(与水平成45°方向)范围内较轻;随着支护强度的逐步增加,塑性区半径及位移逐步减小,当iP0.2MPa以后煤岩层接触面可视为连续状态;并得出合理的支护强度应该在0.2MPa≤Pi≤0.3MPa之间。据此通过理论分析得到支护初步设计,在此基础上进行了离散元数值模拟分析优化,支护方案最终确定为锚网索喷+反底拱(锚注)联合支护,并应用于巷道试验段进行工业性试验。
  支护方案实施后,现场观测结果最终表明:观测期间巷道两帮累计变形量达到52mm,顶底板累计变形量65mm,巷道围岩变形11d以后保持稳定,巷道围岩变形量得到有效的控制;两帮锚杆受力达到60kN左右,顶板锚杆受力达到70kN左右,锚杆和锚索共同形成承载结构,设计方案得到了成功应用。采用优化后的支护方案巷道基本不需要翻修,大大提高了矿井的生产效率,省去了多次翻修在时间上和经济上的浪费,创造出了良好的效益。

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