许厂煤矿煤巷围岩控制技术研究

论文摘要

根据许厂煤矿4302轨道平巷围岩自身的地质条件,从岩石长期强度的衰减特征和岩石的应变能的守恒原则出发,建立了非弹性、塑性、黏性元件组合的巷道围岩非线性流变模型,进行了围岩蠕变变形预计。计算结果表明,依据该模型计算的围岩深部位移的变形规律与现场实测规律相似,开始的时候变形速率较快,后来变形速率变得缓慢,验证了该模型的实用性。依据预计的围岩变形特点,提出了及时支护和采用锚网索主动支护的支护原则。针对4302轨道平巷顶煤裂隙发育、松软破碎、不稳定层厚度大,掘进过程中极易冒落等特点,提出“减小空顶距离+减小空顶时间+提高临时支护初撑力+预应力锚索支护”的支护对策;并据此制定了减小循环进尺,强有力的临时支护,左旋高性能预应力螺纹钢锚杆,以及小孔径短锚索加强支护控制顶板的支护方案。采用数值模拟方法比较了新旧支护方案的围岩控制情况。数值模拟表明,巷道表面位移量以回采阶段下沉量为主;巷道周围的应力分布形状是基本相同的,巷道周围的应力分布也是差不多的,应力集中系数基本没有变化,但是围岩应力影响范围有一定程度的下降;巷道周围的塑性区范围在掘进时和回采时都是逐渐减小的,因此巷道围岩的稳定性逐步加强;随着支护强度的增加,巷道围岩应力状态改善,塑性区范围减小,巷道表面位移得到有效控制,据此确定了最优支护方案应用于现场施工。现场实测结果表明:改进的支护设计方案增大了巷道支护强度,可以有效控制巷道围岩变形,提高围岩稳定性,取得了良好的巷道围岩控制效果。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.2 岩石流变力学研究综述
• 1.2.1 岩石流变实验研究综述
• 1.2.2 岩石流变本构模型研究综述
• 1.3 锚杆技术发展概况
• 1.3.1 锚杆支护技术研究综述
• 1.3.2 锚索支护技术研究综述
• 1.4 简要评述
• 1.5 研究内容及技术线路
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究方法和技术线路
• 2 巷道围岩非线性流变模型的建立和初步应用
• 2.1 岩石流变的基本概念
• 2.2 岩石蠕变性能
• 2.3 岩石蠕变性的影响因素
• 2.3.1 岩性及构造因素
• 2.3.2 应力量级因素
• 2.3.3 围压的影响
• 2.3.4 温度、湿度的影响
• 2.4 岩石蠕变的微观机制
• 2.5 巷道围岩非线性流变模型的初步应用
• 2.6 本章小结
• 3 4302 轨道平巷围岩控制的数值模拟
• 3.1 4302 轨道巷顶底板岩石力学性质的测定
• 3.1.1 岩样的制取
• 3.1.2 岩石力学性质的实验研究
• 3.2 4302 轨道平巷原有支护设计方案简介
• 3.2.1 巷道断面
• 3.2.2 支护方式
• 3.3 数值模拟方法
• 3.3.1 模拟模型的建立
• 3.3.2 岩体物理力学参数的选取
• 3.3.3 模拟方案及内容
• 3.4 数值计算结果及分析
• 3.4.1 数值计算结果
• 3.4.2 计算结果分析
• 3.5 本章小结
• 4 4302 轨道平巷围岩控制工业性试验
• 4.1 4302 轨道平巷地质条件
• 4.1.1 地面相对位置及临近工作面开采情况
• 4.1.2 煤（岩）层赋存特征
• 4.2 4302 轨道平巷蠕变破坏机理和施工工艺
• 4.3 4302 轨道巷围岩控制效果实测研究内容
• 4.4 实测方法
• 4.5 观测结果与分析
• 4.5.1 表面位移
• 4.5.2 深孔位移
• 4.5.3 锚杆（索）托锚力
• 4.5.4 顶板离层
• 4.5.5 支护效果实照
• 4.6 技术和经济比较
• 4.7 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 本文主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集