墩柱式巷旁支护体快速沿空留巷关键技术

摘要

沿空留巷是煤矿开采技术的一项重大改革，采用沿空留巷技术对巷道进行维护，不但可以有效提高煤炭回采率，降低巷道掘进率、缓和采掘接续紧张，实现工作面Y型通风、解决上隅角瓦斯超限难题，还可以排除煤矿生产中的冲击地压和瓦斯突出危险。其中，巷旁支护是沿空留巷成功与否的关键。本文以济二煤矿93下07工作面运输巷为工程背景，采用室内试验和理论分析等方法，对墩柱式巷旁支护沿空留巷关键技术进行了较为系统的研究。论文主要研究内容及取得的成果如下:
　　(1)基于对沿空留巷围岩移动规律和围岩结构特征的深入分析，建立了沿空留巷顶板断裂力学模型，为确定合理的巷旁支护参数提供了理论依据，丰富了沿空留巷围岩控制理论。
　　(2)提出了墩柱式巷旁支护，并采用岩体力学、弹性力学等相关知识研究设计了墩柱的结构形式，通过室内试验确定了墩柱充填材料的合理配比和墩柱支护体的实际承载性能。
　　(3)采用FLAC3D数值模拟软件，深入分析了沿空留巷巷道掘进期间、沿空留巷期间及二次采动期间的巷道围岩应力、位移及塑性区分布特征的动态演化规律，为确定不同时期合理的巷道围岩稳定性控制方案提供依据。
　　(4)研究了沿空留巷巷道围岩在经受反复加载和卸载过程中的大变形机理，以此为基础提出了巷道围岩稳定性控制原则。基于对沿空留巷支护理论的深入分析，采用数值模拟手段确定了合理的巷道支护参数。
　　(5)在济二煤矿93下07工作面运输巷进行了墩柱式沿空留巷工程应用，设计了巷道支护方案和留巷施工工艺，并进行了相应的矿压观测，对留巷效果进行了分析。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及存在问题

1．3 主要研究内容

1．4 技术路线

2 沿空留巷围岩移动规律及顶板控制模型

2．1 沿空留巷顶板破坏特征

2．2 沿空留巷围岩结构特征

2．3 沿空留巷顶板控制力学模型

2．4 本章小结

3 墩柱式支护体结构设计及力学性能实验研究

3．1 砂石钢管结构设计

3．2 砂石材料配比选择

3．3 墩柱承载性能力学实验

3．4 本章小结

4 沿空留巷巷道围岩特征动态演化规律数值模拟

4．1 数值分析软件FLAC3D简介

4．2 数值模型的建立与计算过程

4．3 巷道掘进期间围岩应力、位移及塑性区分布特征

4．4 沿空留巷期间围岩应力、位移及塑性区分布特征

4．5 二次采动期间巷道围岩应力、位移及塑性区分布特征

4．6 本章小结

5 沿空留巷巷道围岩大变形机理与控制

5．1 沿空留巷巷道围岩大变形特征及机理

5．2 沿空留巷巷内支护理论

5．3 锚杆(索)支护参数优化

5．4 本章小结

6 工业性试验

6．1 试验巷道工作面条件

6．2 沿空留巷巷道支护设计

6．3 沿空留巷施工工艺

6．4 沿空留巷效果分析

6．5 本章小结

7 主要结论与展望

7．1 主要研究结论

7．2 创新点

7．3 展望

致谢

攻读硕士学位期间主要成果

参考文献