大宁煤矿大跨度煤巷锚索支护研究与应用

摘要

本文以大宁煤矿大跨度煤巷为研究对象，通过现场调研、理论分析、地质力学评估、数值模拟、现场应用及观测相结合的综合研究途径和方法，对大跨度煤巷锚索补强支护技术进行全面系统地分析和研究。在对原有锚杆支护方案分析和评价的基础上，采用新的锚索补强支护技术；并提出锚索支护的连续梁(连续板)减跨理论及软弱顶板悬吊理论，以这两种理论为依据建立了拱形截面冒落体、三角形冒落体、关键层冒落体三种计算模型，研究了锚索支护参数的确定方法，与此相应，交叉点处按椭球体、圆锥体以及关键层冒落形式建立模型并进行计算；同时以大宁煤矿东西部大跨度煤巷为背景，运用大型有限元软件ANSYS，建立计算数值模型，对锚索加固前后围岩的应力分布变化进行了模拟分析。并将上述研究成果应用于大宁煤矿大跨度煤巷工程中，施工中并对巷道围岩变形位移进行了现场观测与分析。 ·本文所提出的锚索支护连续梁(连续板)减跨理论和软弱顶板悬吊理论以及拱形截面冒落体、三角形冒落体、关键层冒落体三种计算模型，填补了国内外有关大跨度煤巷研究方面的一些空白，对我国锚索支护技术不断提高和完善具有一定的促进作用。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1选题的目的和意义

1.2国内外锚固技术发展概况

1.2.1国内外锚杆支护技术发展概况及存在的问题

1.2.2国内外锚索支护技术概况

1.3本文的研究方法和内容

第二章工程概况及原支护方案评价

2.1矿区基本概况

2.1.1煤层赋存概况

2.1.2矿区地质构造及特征

2.2 3#煤层及顶底板岩层地质力学特性评价

2.2.1 3#煤层顶底板岩层力学参数

2.2.2地质力学分析评价

2.3原支护方案评价及分析

2.3.1原支护方案及支护参数

2.3.2原支护方案分析及评价

第三章锚索支护理论及参数确定方法

3.1锚索支护理论

3.1.1连续梁(板)减跨理论

3.1.2软弱顶板悬吊理论

3.2锚索支护参数的确定方法

3.2.1顶板完整时锚索参数的确定方法

3.2.2顶板软弱时锚索参数的确定方法

3.3锚索支护方案及参数确定

3.3.1顶板完整时锚索支护方案及参数确定

3.3.2顶板软弱时锚索支护方案及参数确定

第四章数值模拟分析

4.1有限单元法的基本原理

4.2ANSYS软件简介

4.2.1 Ansys主要功能

4.2.2、Ansys分析步骤

4.3煤巷锚索支护数值模拟

4.3.1煤巷锚索支护数值模拟分析研究的主要内容

4.3.2基本假设

4.3.3计算模型和计算方案的选取

4.4模型建立

4.5西部围岩条件锚索支护模拟分析

4.5.1原有支护方式模拟分析

4.5.2锚索支护模拟方案确定

4.5.3锚索支护模拟结果分析

4.6东部围岩条件锚索支护模拟分析

4.6.1锚杆支护模拟分析

4.6.2东部锚索支护模拟结果分析

4.7锚索补强支护方案及参数确定

4.7.1锚索补强支护地点

4.7.2锚索支护设计方案、布置形式及支护参数

第五章巷道变形位移观测及分析

5.1观测的目的及意义

5.2观测内容及方法

5.3观测数据整理及分析

第六章结论

参考文献

致谢

作者在研究生期间发表的论文