皖北矿区回采巷道稳定性分类及支护智能决策支持系统研究

摘要

论文以皖北矿区回采巷道为工程背景，通过现场调研和查阅文献的方式，评价了皖北矿区回采巷道支护存在的问题。分析了皖北矿区差异化支护现状以及差异化支护经济效益，总结出回采巷道差异化支护设计应综合考虑的因素包括:服务年限、巷道类型、区域类型、围岩整体分类、围岩次分类等，提出了皖北矿区回采巷道差异化支护设计思路及技术路径。论文评估了皖北矿区回采巷道围岩稳定性的主要影响因素，将回采巷道划分为顶板、底板和两帮3个部分，并对巷道每个部分进行稳定性分类，综合巷道顶板、底板、煤帮和护巷煤柱的稳定性分类指标，作为围岩综合评价指标，进行巷道围岩整体稳定性分类，并将巷道围岩分为5大类。利用数值模拟计算出随围岩条件动态变化的分类指标权值，结合基本顶来压当量和围岩塑性率函数的斜率变化关系，对巷道围岩进行次分类，并针对每种类型巷道都提出了差异化支护方案。利用Access构建了包含巷道类型、区域类型、围岩力学参数、支护参数、支护效果评价等信息的回采巷道样本数据库，并对样本巷道进行围岩稳定性分类。原数据库共收集了皖北矿区5个典型矿井的56条回采巷道的基本信息，在原数据库的基础上，实地调研了多个矿区的回采巷道支护现状，对数据库中的“巷道支护参数记录表”做了进一步扩充，使数据库更加完善。利用Visual Basic语言进行编程，结合数据库，成功编辑出一套“皖北矿区回采巷道支护智能决策支持系统”。该支护智能决策系统以朱集西矿11501机巷为背景，对系统进行了现场应用与工程验证，结果表明，系统具有很高的可靠性。最后运用FLAC3D数值模拟的方法，进一步验证了朱集西矿11501机巷差异化支护参数的可靠性，研究结果表明差异化支护设计在深部矿井中同样能够满足不同岩性条件下的回采巷道支护要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 巷道围岩分类研究现状

1．2．2 智能决策在巷道支护中的应用现状

1．3 论文主要研究内容及技术路线

1．3．1 论文主要研究内容

1．3．2 技术路线

2 皖北典型回采巷道原有支护状况及支护效果评估

2．1 朱集西矿11501工作面运输顺槽支护效果评价

2．2 任楼矿Ⅱ8222工作面回采巷道支护效果评价

2．3 祁东矿6135工作面机巷支护效果评价

2．4 恒源煤矿Ⅱ6113工作面机巷支护效果评价

2．5 刘桥一矿Ⅱ466工作面机巷支护效果评价

2．6 皖北矿区典型巷道支护效果致因分析

2．7 本章小结

3 皖北矿区回采巷道围岩稳定性分类

3．1 回采巷道围岩稳定性影响因素

3．2 回采巷道整体分类

3．3 工程实例

3．4 分类指标权值

3．5 围岩次分类

3．6 本章小结

4 皖北矿区回采巷道支护智能决策支持系统的开发与研究

4．1 皖北矿区回采巷道支护智能决策支持系统研发流程

4．2 皖北矿区回采巷道智能支护决策支持系统操作说明

4．3 回采巷道样本数据分析

4．3．1 试验巷道历史记录表

4．3．2 巷道围岩参数记录表

4．3．3 巷道支护参数记录表

4．4 本章小结

5 皖北矿区回采巷道支护智能决策支持系统的运用与实践

5．1 朱集西矿11501机巷差异化支护

5．2 朱集西矿11501工作面机巷差异化支护数值模拟研究

5．2．1 数值模型的建立

5．2．2 数值模拟结果分析

5．3 朱集西矿回采巷道差异化支护现状

5．4 本章小结

6 结论和存在的问题

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 存在的问题

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果