节理发育顶板回采巷道围岩控制技术研究

摘要

本文针对联盛煤业3煤节理发育顶板回采巷道围岩控制问题，采用理论分析、数值模拟、现场实测相结合的方法，依据钻孔窥视及地质雷达探测结果，分析了301回风平巷破坏特征及失稳机理，针对节理发育顶板回采巷道围岩控制进行了较为系统的研究。论文首先通过对节理发育顶板回采巷道围岩进行顶板钻孔窥视，掌握了301回风平巷顶板岩性及节理发育情况；运用地质雷达对联盛煤业3煤301回风平巷节理发育顶板条件围岩松动圈现场测试，得到301回风平巷围岩松动圈发育情况。然后通过建立节理发育顶板力学模型，理论分析了节理岩梁的应力分布，并结合该类回采巷道围岩变形破坏特征，研究了节理发育顶板回采巷道围岩失稳机理。最后通过数值模拟研究了不同厚度节理顶板对巷道围岩变形和塑性区发育等的影响，总结得出了不同厚度节理顶板回采巷道围岩破坏变形的基本特征；针对回采巷道支护存在的肩角锚杆破断、失效、托盘脱落、兜网等问题，对301回风平巷支护方式进行了优化。经现场监测验证，巷道围岩变形小，控制效果好。本文的研究成果对于节理发育顶板回采巷道围岩变形破坏的有效控制具有重要的参考价值。

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摘 要

ABSTRACT

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Contents

1 绪论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 节理岩体巷道围岩稳定性研究现状

1.2.2 巷道围岩控制及支护理论研究现状

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 研究方法及技术路线

2 工程地质条件

2.1 301工作面概况

2.2 煤层顶底板条件

2.3 301回风平巷原支护方式

3 顶板节理与围岩松动圈探测

3.1 顶板节理探测

3.1.1 探测方案

3.1.2 探测结果分析

3.2 围岩松动圈实测分析

3.2.1 探测方案

3.2.2 探测结果分析

3.3 本章小结

4 节理发育顶板回采巷道破坏特征及失稳机理

4.1 巷道变形破坏特征及原因分析

4.1.1 巷道变形破坏特征

4.1.2 巷道变形破坏原因分析

4.2 节理发育顶板回采巷道稳定性影响因素分析

4.2.1 地质因素的影响

4.2.2 非地质因素的影响

4.3 节理发育顶板回采巷道失稳机理分析

4.3.1 节理发育顶板力学机制分析

4.3.2 节理发育顶板回采巷道失稳机理

4.4 本章小结

5 节理发育顶板回采巷道围岩稳定性数值模拟研究

5.1 数值模拟方法简介

5.2 模拟方案设计

5.3 节理发育顶板回采巷道围岩受力、变形分析

5.3.1 节理顶板厚度为1m时巷道受力、变形分析

5.3.2 节理顶板厚度为2m时巷道受力、变形分析

5.3.3 节理顶板厚度为3m时巷道受力、变形分析

5.4 本章小结

6 节理发育顶板回采巷道支护设计及工程应用效果监测

6.1 节理发育顶板回采巷道围岩支护原则

6.2 节理发育顶板回采巷道围岩控制对策研究

6.2.1 增加支护强度

6.2.2 适当减小支护密度

6.2.3 注浆加固

6.2.4 底鼓控制措施

6.3 回采巷道支护参数优化

6.4 现场应用及监测

6.4.1 巷道表面位移监测

6.4.2 锚杆、锚索受力监测

6.4.3 围岩深部变形监测

6.5 本章小结

7 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 展望

参考文献

致 谢

攻读硕士期间主要成果