采动影响下巷道围岩变形机理及支护技术研究

摘要

本文以芦岭煤矿Ⅱ927工作面及-590m运输大巷为工程背景，采用理论分析、实验室试验、FLAC数值模拟及现场观测相结合的综合研究方法，对采动影响下巷道围岩变形破坏机理及围岩控制技术进行深入研究。根据岩石力学理论和弹塑性力学理论，建立采动影响下巷道围岩远场应力力学模型，求得底板动压巷道所受应力与垂直距离h、水平距离b的关系表达式;并考虑岩石破坏准则及流动法则，得出弹性区、塑性区的应力场、位移场及塑性区半径的解析解，研究采动影响下巷道围岩的变形破坏机理;通过现场调研、取样和煤岩力学参数实验，建立芦岭煤矿采动影响下巷道的数值模型，采用FLAC3D数值软件，分别模拟工作面煤层不同采厚、不同留煤柱宽度和不同断面形状的巷道在上覆工作面回采时对下巷道围岩稳定性的影响，得出采动影响下巷道围岩的变形破坏特征;论述了锚杆、锚索作用机理以及锚注与围岩共同承载作用机理，结合-590m运输大巷围岩变形破坏特点，提出“锚网喷+锚索+注浆”联合支护方案，并进行数值仿真模拟分析，最终将该成果应用于-590m运输大巷进行工程实践。现场观测数据说明设计的支护方案比较合理，支护效果良好。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 巷道围岩变形破坏机理研究现状

1．2．2 巷道围岩变形控制研究现状

1．3 项目的研究内容及方法

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 项目研究方法

2 采动影响下巷道围岩变形机理研究

2．1 地质概况及围岩力学参数测试

2．1．2 -590m运输大巷工程概况

2．1．3 围岩力学参数测试

2．2 巷道破坏现状及影响因素分析

2．2．1 巷道破坏现状

2．2．2 -590m运输大巷破坏影响因素分析

2．3 采动影响下巷道围岩变形机理分析

2．3．1 采动影响下巷道围岩的远场应力分布

2．3．2 采动影响下巷道围岩变形机理

2．3．3 采动影响下巷道围岩失稳破坏过程分析

2．4 本章小结

3 采动影响下巷道围岩变形数值模拟研究

3．1 FLAC3D求解方法及基本原理

3．1．1 求解方法

3．1．2 基本原理

3．2 数值模型建立及试验方案确定

3．2．1 数值模型的建立

3．2．2 试验方案的确定

3．3 数值模拟结果分析

3．3．1 不同采厚对巷道围岩稳定性的影响

3．3．2 不同留煤柱宽度对巷道围岩稳定性的影响

3．3．3 不同巷道形状对巷道围岩稳定性的影响

3．4 本章小结

4 采动影响下巷道围岩支护技术研究

4．1 巷道围岩支护原则

4．2 采动影响下巷道支护机理分析

4．2．1 支护与围岩作用机理

4．2．2 锚杆、锚索作用机理

4．2．3 网喷支护及注浆加固机理

4．3 -590m运输大巷支护方案设计

4．4 支护方案模拟效果分析

4．5 本章小结

5 工程实践

5．1 巷道观测方法及原理

5．2 现场观测数据及分析

5．2．1 巷道表面位移观测

5．2．2 巷道深部位移观测

5．3 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果