深部大断面煤巷支护优化与快速掘巷技术研究

摘要

随着我国高产高效矿井的建设，百万吨级、千万吨级矿井相继出现，使年掘进巷道量激增，岩巷向煤巷转化，大断面巷道也逐渐成为常态，更大程度刺激快速掘进支护技术的发展来满足日益增加的开采需求。研究适合大断面煤巷快速掘进的支护方案、满足“少支快支”原则显得很有必要。本论文以3304轨道顺槽为研究背景，对深部大断面煤巷支护优化与快速掘巷技术进行了研究。主要研究内容如下：
　　（1）为设计合理的支护参数，使得设计参数有据可依，结合前人研究成果和东滩矿实际地质条件，探讨大断面煤巷围岩变形破坏规律及锚杆与围岩相互作用机理，为后续煤巷的支护参数提供理论依据。
　　（2）在传统组合梁理论的基础上，提出了一种改进后的组合梁理论，适合深部大断面煤巷的理论需求，并运用改进后的组合梁理论对煤巷支护优化方案参数进行了计算，得到锚杆、锚索支护密度。
　　（3）运用数值模拟，通过对不同断面下的巷道水平位移进行比较，确定了最优巷道断面形状；模拟了不同锚杆支护密度下，巷道围岩应力分布、弹塑性区分布及围岩在整个支护过程中变形破坏程度，确定了合理的支护参数。
　　（4）在确定大断面煤巷支护参数的条件下，研究合理的支护工艺实现工作面快速掘进支护，并结合东滩矿实际操作，选择合理的支护设备及支护工艺满足大断面煤巷工作面的快速、安全推进需求。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容及技术路线

2 3304大断面轨道顺槽支护机理分析

2.1 大断面煤巷围岩锚固支护机理

2.2 大断面煤巷支护与围岩相互作用关系

2.3 本章小结

3 3304轨道顺槽支护优化理论计算

3.1 3304轨道顺槽概况

3.2 煤巷顶板锚索、锚杆参数优化计算

3.3 煤巷两煤帮锚索、锚杆参数优化计算

3.4 优化前后支护参数对比

3.5 本章小结

4 3304轨道顺槽支护优化数值模拟

4.1数值模型的建立

4.2巷道断面形状的选择

4.3 不同锚杆密度巷道支护效果

4.4 不同锚索密度巷道支护效果

4.5 本章小结

5 大断面巷道快速掘巷技术研究

5.1 快速掘进支护施工工艺

5.2 3304运顺支护布置

5.3 大断面煤巷矿压监测及分析

5.4 本章小结

6 主要结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

作者从事科学研究和学习经历简介

攻读学位期间取得的学术成果和获奖情况