回采巷道垂直挤压型底臌机理及控制技术研究

摘要

巷道底臌在煤矿井下是一种常见的地质现象，也是影响煤矿高效、安全生产的关键问题之一。严重的底臌会使巷道断面大大缩小，通风受阻、设备倾翻、行人无法通行，尤其在软岩巷道和动压巷道中，底臌现象更加普遍，底臌程度也更加严重。
　　本文针对义棠煤矿+560m水平10502综采工作面运输巷发生的垂直挤压型底臌现象，采用现场调研、理论分析、室内试验及计算机数值模拟等方法，对回采巷道底臌力学机理及底臌过程进行了深入研究，得出了一些有益结论：
　　（1）软岩巷道中发生底臌的主要影响因素是巷道底板围岩的结构和岩性。其中，底板岩体的赋存结构决定了巷道底臌的类型；底板岩体的岩性决定了巷道底臌的程度（或者底臌量的大小）。
　　（2）回采巷道不同于一般巷道，底臌具有其独特的特征：
　　①随着工作面的推进，巷道在距工作面一定距离内周期性发生底臌；
　　②在开采引起的超前支承压力作用下，底臌量往往较大，底臌严重；
　　③底臌是伴随着巷道开挖掘进到工作面回采整个过程，底臌是持续变化的，具有动态性。
　　（3）回采巷道发生垂直挤压型底臌的根本原因是超前支承压力形成的垂直应力超过了底板破碎岩体的极限承载力。基于土力学中的滑移线场理论，结合弹塑性力学中的刚体极限平衡法，得出了底板围岩的极限承载力，并且预测出底臌量的大小。
　　（4）利用数值模拟软件Flac3D对提出的不同底臌控制方案进行支护效果模拟对比，经分析选用底板注浆+底板锚杆的方案对底臌进行控制，注浆可以将底板破碎岩体重新胶结整合，提高底板岩体的内聚力及内摩擦角，而底板锚杆即可以形成“销钉”作用，切断底板岩体内的塑性滑移线，又可以利用锚索调动深部稳定围岩的承载力，可以达到更好的控制效果。
　　（5）将上述底臌控制方案应用于义棠煤矿10502综采工作面运输巷的底臌治理，并进行长期的现场观测，在实施2个月后，试验段从距工作面130m距离至工作面推过监测点为止，最大底臌量为86mm，符合预期效果，表面控制效果良好，为同类型巷道的底臌治理提供了一些借鉴之处。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1研究背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3研究现状的局限性

1.4主要研究内容及技术路线

第二章 回采巷道底臌的概述

2.1巷道底板岩体的结构形态

2.2回采巷道底臌过程中的影响因素

2.3底臌的主要类型

2.4回采巷道底臌的主要特征

2.5本章小结

第三章 回采巷道围岩中支承压力的分布规律

3.1采场支承压力

3.2回采巷道帮部围岩中的超前支承压力分布规律

3.3回采巷道底板岩体支承压力分布规律

3.4本章小结

第四章 垂直挤压型底臌机理分析

4.1回采巷道底臌的发展过程

4.2垂直挤压型底臌机理分析

4.3本章小结

第五章 垂直挤压型底臌控制技术

5.1底臌控制方法分析

5.2不同底臌控制方案数值模拟

5.3本章小结

第六章 工程应用

6.1工程背景

6.2底臌影响因素分析

6.3 10502工作面运输巷底臌原因

6.4底臌控制技术

6.5底臌控制效果

第七章 结论与不足

7.1结论

7.2不足

参考文献

致谢

附录A：攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录B：攻读硕士学位期间参与的科研项目