三软煤层沿空掘巷围岩控制技术研究

论文摘要

三软煤层沿空掘巷围岩控制及窄煤柱的合理留设一直是采矿工程中的重点问题。本文以新安煤矿工作面沿空掘巷为工程背景，采用数值模拟、工程类比及理论分析的方法，结合现场试验研究，针对沿空掘巷合理煤柱的留设、巷道掘进阶段和支护过程中存在的问题，对三软煤层沿空掘巷围岩稳定性进行了研究。本文首先系统的阐述了三软煤层沿空巷道的围岩力学特征、巷道破坏失稳特点及围岩变形特征，并结合煤柱变形破坏机理确定了沿空掘巷巷道布置的合理位置，通过煤柱留设的计算公式，计算出了煤柱留设的合理宽度；然后依据工作面实际工程地质条件，应用FLAC3D数值模拟软件对采空区侧向支承压力的分布规律进行了研究，并且结合采空区侧向支承压力的分布规律对不同煤柱宽度条件下，煤柱应力分布规律和变形特征进行了研究，进而确定了煤柱的合理留设宽度；同时，根据现场实际条件，对三软煤层沿空掘巷掘进阶段和回采阶段联合支护结构的受力特征进行了分析和研究；最后，通过现场试验检验了联合支护的效果，取得了良好的效果。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 软岩的概念及分类
• 1.2.2 沿空掘巷护巷煤柱宽度留设研究现状
• 1.2.3 巷道围岩控制技术研究现状
• 1.3 主要研究内容及研究方法
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 1.4 研究技术路线
• 2 三软煤层沿空掘巷围岩稳定性的理论研究
• 2.1 三软煤层沿空掘巷的基本特点
• 2.1.1 巷道围岩性质
• 2.1.2 巷道围岩应力环境
• 2.1.3 巷道的维护特点
• 2.2 三软煤层沿空掘巷围岩变形破坏特点分析
• 2.2.1 煤层巷道失稳力学机理
• 2.2.2 沿空掘巷巷道破坏形式
• 2.3 三软煤层沿空掘巷巷道合理位置的选择
• 2.4 煤柱宽度理论分析
• 2.4.1 煤柱的破坏机理及稳定性的影响因素
• 2.4.2 合理煤柱宽度的确定
• 2.5 本章小结
• 3 三软煤层沿空掘巷窄煤柱的稳定性分析
• 3.1 数值模拟方法概述及模拟软件简介
• 3.1.1 数值模拟方法概述
• 3.1.2 数值模拟软件简介
• 3.2 数值计算模型的建立
• 3.2.1 工程地质概况
• 3.2.2 模型构建
• 3.2.3 计算模型中的岩力学参数
• 3.2.4 边界条件
• 3.3 采空区侧向应力分布规律研究
• 3.4 窄煤柱应力分布
• 3.4.1 掘巷期间煤柱应力分布
• 3.4.2 回采期间煤柱应力分布
• 3.5 窄煤柱变形特征
• 3.5.1 掘巷期间煤柱位移分布
• 3.5.2 回采期间煤柱位移分布
• 3.6 窄煤柱宽度对巷道稳定性的影响
• 3.7 窄煤柱宽度的合理确定
• 3.7.1 留设窄煤柱合理宽度的基本原则
• 3.7.2 窄煤柱的合理留设宽度
• 3.8 本章小结
• 4 三软煤层沿空掘巷围岩控制及其数值模拟分析
• 4.1 三软煤层沿空掘巷联合支护控制技术
• 4.1.1 锚杆支护作用机理分析
• 4.1.2 U 型棚支护作用分析
• 4.2 模拟方案的确定
• 4.3 模拟结果的分析
• 4.3.1 不同支护形式下巷道围岩应力分布特征
• 4.3.2 不同支护形式下巷道围岩变形分布特征
• 4.3.3 支护结构承载机理分析
• 4.4 本章小结
• 5 现场工业性试验
• 5.1 试验巷道工程概况
• 5.2 巷道支护状况概述
• 5.2.1 掘进期间表面位移分析
• 5.2.2 回采期间表面位移分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 6.1 主要结论
• 6.2 不足与展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集