下伏煤层开采前后上覆巷道围岩稳定性研究

摘要

本文以潘三矿17101(3)高抽巷和11-2煤层的开采采场之间的相互关系为研究对象，深入研究了下伏煤层开采前后上覆巷道围岩稳定性影响。
　　在下伏17101(2)煤层开采过程中，采用激光测距仪、多点位移收敛计和空心包体应力测量计等量测方法，现场测试了17101(3)高抽巷围岩变形、松动圈范围、围岩应力的变化规律，并通过有限差分数值模拟软件FLAC3D对下伏煤层开挖前后上覆巷道围岩应力的模拟，得出了下伏17101(2)煤层的开采对上覆17101(3)巷道的变形和破坏影响程度的大小。通过现场试验得出每个测点都由两个主应力方向接近水平方向，另一个主应力方向接近垂直方向;该矿区的最大主应力大致方向为南偏西25°;测点标高处的竖直约为15.25MPa，最大主应力的平均值为21.62MPa，该矿区的地应力场是以水平构造应力为主。下伏煤层开采后的平均最大主应力为20.87Mpa，与下伏煤层开采前平均最大主应力21.62MPa相比，最大主应力降低了3％，通过FLAC3D模拟得到下伏煤层开采前巷道两侧帮最大主应力平均值为22.17MPa，下伏煤层开采后巷道两侧帮最大主应力的平均值为21.63MPa，最大平均主应力下降了2.4％，与模拟结果基本上相符;巷道顶板下降最大位移为258mm，数值模拟的结果为巷道的顶板位移值为280mm，二者的结果基本上相符;围岩松动圈的最大松动位移为12.9mm。现场测试和模拟结果的对比分析说明下伏煤层的开采对上覆巷道的围岩稳定性影响较大，应该对巷道的支护进行进一步的加固。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的意义

1．2 国内外地应力研究现状

1．2．1 国外地应力测量的发展

1．2．2 我国地应力测量的发展

1．3 深井巷道围岩松动圈及支护研究现状

1．3．1 深井巷道围岩松动圈理论研究现状

1．3．2 深井巷道支护理论研究现状

1．3．3 深井巷道支护理论研究

1．3．4 国内外深并巷道支护技术发展现状

1．4 论文研究的主要内容

1．5 研究路线

2 地应力分布规律及其测量方法

2．1 地应力的成因

2．2 地应力分布的基本特征

2．2．1 不同时间和空间地应力之间的关系

2．2．2 垂直应力大致等于上覆岩层的重量

2．2．3 垂直应力普遍小于水平应力

2．2．4 最大水平主应力、最小水平主应力和深度三者之间的关系

2．2．5 平均水平主应力和垂直应力的关系

2．2．6 其他地应力分布特征

2．3 地应力测量方法及其原理

2．3．1 直接测量法

2．3．2 间接测量法

2．4 本章小结

3 巷道围岩应力监测

3．1 测量区域概况

3．2 测点布置

3．3 围岩应力测量所需仪器

3．3．1 空心包体应力计

3．3．2 SDX水平定向仪

3．3．3 KBJ-12型矿用智能数字应变仪

3．3．4 传感器围压率定机

3．4 测量原理

3．4．1 建立观测值方程组

3．4．2 运用最小二乘法求应力分量

3．4．3 求解主应力的大小及方向

3．5 测量步骤

3．6 围岩应力现场测试及数据分析

3．7 本章小结

4 淮南潘三矿巷道变形及围岩松动圈测量

4．1 项目工程简况

4．2 现场施工支护情况

4．3 巷道变形监测

4．3．1 收敛变形监测原理及测量步骤

4．3．2 围岩体松动范围监测原理及步骤

4．3．3 监测结果及分析

4．4 本章小结

5 高抽巷巷道稳定性数值模拟

5．1 17101(3)高抽巷数值模拟模型的建立

5．2 17101(3)高抽巷数值模拟计算与结果分析

5．3 17101(3)高抽巷围岩应力变化数值模拟结果分析

6 结论与展望

6．1 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