枣泉煤矿高地应力动压巷道预应力锚杆支护技术研究

摘要

近年来，随着煤炭开采不断向深部发展，地层压力逐渐变大，高地应力巷道的数量也在不断地增加。这类巷道在工作面的采动影响下，变形更为严重，支护更加困难，维护和返修率更高。高地应力地质特征是影响矿井安全生产的重要因素之一，动压巷道支护已成为高地应力条件下巷道围岩变形控制的关键技术难题之一。针对以上存在的问题，本论文采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的综合研究方法，分析了高地应力动压巷道围岩的变形破坏特征，研究了预应力锚杆对高地应力动压巷道支护的适应性，提出了高地应力动压巷道预应力锚杆支护技术方案，优化设计了支护参数与工艺，并在神华宁煤集团枣泉煤矿12208辅助运输巷和11201回风巷进行了现场试验，得到如下主要研究结果：
　　（1）枣泉煤矿高地应力动压巷道所在区域应力场主要以构造应力为主，最大水平主应力达7.1MPa，是影响动压巷道围岩变形与破坏的关键因素；
　　（2）预应力是高地应力动压巷道锚杆支护系统的关键参数，预应力锚杆能够有效控制围岩变形，改善围岩应力状态，提高围岩承载能力，使围岩与锚杆锚索钢带共同作用，形成统一的承载结构，提高支护体整体支护能力；
　　（3）根据枣泉煤矿12208辅助运输巷和11201回风巷地质条件，高地应力动压巷道主要采用“预应力锚杆锚索+金属网+W钢带”联合支护方案。
　　研究与试验结果表明，高预应力锚杆锚索支护系统对围岩变形控制起到较好效果，在受到高地应力影响和多次动压扰动情况下，能有效的改善巷道围岩的应力状态，控制巷道围岩变形，基本保持顶板和两帮煤体完整性，巷道变形量比原支护减少80％左右，支护效果显著。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 辅助运输巷受压变形

1.2 国内外研究现状

1.3 试验区域概况

1.4 研究内容和方法

2 高地应力动压巷道围岩变形破坏特征

2.1 围岩地质力学参数测试

2.2 试验区域地应力等级界定

2.3 高地应力巷道围岩变形机理

2.4 高地应力作用下巷道围岩变形特征

2.5 高地应力作用下巷道围岩破坏和失稳特性

2.6 本章小结

3 高地应力动压巷道预应力锚杆支护设计

3.1 锚杆支护动态信息设计方法

3.2 预应力锚杆支护数值模拟

3.3 预应力锚杆支护方案

3.4 本章小结

4 高地应力动压巷道矿压监测与支护效果

4.1 矿压监测方案

4.2 监测结果分析

4.3 支护效果评价

4.4 本章小结

5 主要结论

致谢

参考文献