深部近距离连续跨采巷道围岩稳定性控制技术研究

摘要

随着我国煤矿现行的开采速度，越来越多的矿井将进入深部开采，大变形、大地压、难支护的特征将不可避免。本文以姚桥煤矿-650轨道大巷和-650皮带大巷为工程背景，对深部近距离连续跨双大巷开采进行综合研究，以确保双大巷在跨采期间的巷道围岩稳定。
　　本文采用理论分析、数值模拟和现场工业试验对深部近距离连续跨采巷道进行了综合研究。在巷道变形破坏影响因素、深部连续跨采巷道锚杆锚索加固机理和非线性大变形几何场理论基础上提出了跨采双大巷的加固方案设计，得出了三个不同阶段的加固支护方案以及轨道大巷两个基本加固方案。利用FLAC3D数值模拟软件对提出的轨道大巷两个基本加固方案进行了应力、位移和锚杆（索）受力的比较，并且对得出的比较合理的一种支护方案进行了现场工业试验，根据表面位移、深部位移、锚杆锚索受力和松动圈的矿压观测结果，巷道围岩的加固支护效果明显。
　　试验结果表明:姚桥煤矿-650轨道大巷和-650皮带大巷采用三个不同阶段的加固支护方案以及比较合理的一种轨道大巷基本加固方案，可以有效地控制跨采时双大巷的围岩变形，保证了巷道围岩的稳定性。-650轨道大巷和-650皮带大巷长期处于相对稳定的状态，为后续工作面的安全高效开采提供良好的保障。为今后类似地质条件下深部近距离连续跨采巷道的加固支护，提供了重要的参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出及研究意义

1．2 相关研究概况

1．2．1 深部开采方面

1．2．2 巷道跨采方面

1．2．3 巷道围岩控制理论及研究现状

1．3 现存的主要问题

1．4 研究内容与方法

1．5 研究技术路线

2 深部连续跨采巷道锚杆锚索加固机理分析

2．1 巷道变形破坏影响因素分析

2．1．1 巷道围岩力学特性

2．1．2 断层构造影响

2．1．3 回采动压影响

2．1．4 支护体强度和刚度的影响

2．2．深部锚杆锚索加固机理分析

2．2．1 围岩外部支撑原理

2．2．2 锚杆围岩内部加固原理

2．2．3 锚索二次支护原理

2．3 本章小结

3 加固方案设计

3．1 非线性大变形几何场理论

3．2 巷道工程概况

3．2．1 巷道地质条件

3．2．2 巷道断面及初始支护形式

3．2．3 巷道变形情况及存在问题

3．3 巷道加固方案

3．3．1 目前支护现状分析

3．3．2 加固原则

3．3．3 轨道大巷加固方案的设计

3．3．4 皮带大巷加固支护方案

3．4 施工工艺要求

3．4．1 锚杆锚索施工工艺基本要求

3．4．2 注浆工艺及操作要求

3．5 本章小结

4 加固支护效果的数值模拟分析

4．1 FLAC3D简介

4．2 几何模型

4．3 力学模型

4．4 模型力学参数

4．5 模拟结果分析

4．5．1 轨道大巷模拟结果分析

4．5．2 皮带大巷数值模拟分析

4．6 本章小结

5 现场工业性试验及矿压观测

5．1 观测目的、内容和方法

5．2 矿压观测结果分析

5．2．1 表面位移观测分析

5．2．2 深部位移观测分析

5．2．3 锚杆锚索受力观测分析

5．2．4 松动圈测试

5．3 巷道加固效果

5．4 本章小结

6 主要结论与存在不足

6．1 主要结论

6．2 存在不足

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果