深井综放沿空动压巷道围岩稳定性及控制技术研究

摘要

本文以滕东生建煤矿深井综放沿空动压巷道为工程背景，通过理论分析、数值模拟、理论计算、现场实测等方法对深井综放沿空动压巷道围岩的稳定性及控制技术控制进行了系统的研究。借助FLAC3D软件对深井综放沿空动压巷道受采动的全过程进行了数值模拟，研究了巷道围岩变形及应力、塑性区的分布特征和变化规律，并对各采动影响阶段进行了对比，认为相邻工作面采动滞后影响阶段对深井综放沿空动压巷道有重要影响，得出了深井综放沿空动压巷道的非均称特性及窄煤柱在围岩控制中的重要性；通过与传统沿空掘巷比较，得出深井综放沿空动压巷道围岩变形量、卸压区域及塑性区范围更大，垂直应力峰值更深入煤体。从深井综放沿空动压巷道三种不同的围岩结构出发，分析了各采动影响阶段围岩结构的稳定性，并重点对受相邻工作面采动滞后影响阶段顶煤和窄煤柱的稳定性进行了分析，得出了巷道顶板下沉量与支护阻力、顶煤弹性模量、巷道宽度的关系以及窄煤柱合理的工作状态。针对深井综放沿空动压巷道围岩的特点，提出了巷道围岩控制的原则和技术途径；采用数值模拟和理论计算等方法，分析得出了巷道围岩控制的关键部位、合理的护巷窄煤柱尺寸及受相邻工作面采动滞后影响的时间；分析了高强预应力锚杆、预应力锚索、金属网及钢带组合支护结构的作用机理，认为能够适用于深井综放沿空动压巷道的围岩控制。将深井综放沿空动压巷道围岩控制技术应用于现场实践，取得了比较理想的支护效果，为滕东生建煤矿后续生产和类似条件下的开采提供了可借鉴的经验。

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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 课题研究的方法、内容与技术路线

2 深井综放沿空动压巷道围岩变形与应力、塑性区演化规律

2.1 工程概况

2.2 数值模拟模型的建立

2.3 巷道围岩变形规律数值模拟分析

2.4 巷道围岩应力变化规律数值模拟分析

2.5 巷道围岩塑性区变化规律数值模拟分析

2.6 沿空动压巷道与传统沿空掘巷围岩变形及应力、塑性区分布特征对比

2.7 小结

3 深井综放沿空动压巷道围岩结构及稳定性分析

3.1 综放沿空动压巷道围岩结构发展过程

3.2 掘巷期间巷道围岩结构及变形破坏机理分析

3.3 受相邻工作面采动超前影响阶段巷道围岩结构及稳定性分析

3.4 受相邻工作面采动滞后影响阶段巷道围岩结构及稳定性分析

3.5 本工作面回采阶段巷道围岩结构及稳定性分析

3.6 小结

4 深井综放沿空动压巷道围岩控制技术

4.1 围岩控制的原则及技术途径

4.2 围岩控制的关键部位

4.3 窄煤柱的合理尺寸

4.4 受相邻工作面采动滞后影响时间

4.5 锚网索+钢带支护结构作用机理

4.6 小结

5 深井综放沿空动压巷道围岩控制对策及效果分析

5.1 巷道支护方案

5.2 巷道支护效果数值模拟

5.3 巷道支护效果现场实测

5.4 小结

6 主要结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要成果