断裂构造区域深井回采巷道围岩变形特征及锚杆支护技术研究

论文摘要

我国许多矿井已进入深井开采行列,且全国的平均开采深度以每年8～12m的速度逐年加深,而在深部矿井开采过程中断裂构造往往比较普遍地出现在某些矿区,断裂构造区域岩体破碎、松散、遇水膨胀、地应力条件复杂;回采巷道是矿井生产的重要巷道,当回采巷道布置在断裂构造区域,巷道支护成本高,矿压显现强烈,变形破坏严重,掘进单进水平降低,支架复用率降低,且安全生产保障程度也很低,因此研究解决深井断裂构造区域煤层条件下回采巷道围岩支护问题,对于进入深井开采的矿井而言具有重大意义。本文分析了断裂构造区域深井回采巷道围岩的地质结构特征及力学环境,分析了断层结构面岩体的力学特性及断裂构造区域回采巷道围岩状态的特点,在总结了深井断裂构造条件下巷道围岩状态特点的基础上利用UDEC软件对不同断裂构造区域下的深井回采巷道开挖后支护前后状态进行了离散元数值模拟;本论文建立了两种断裂构造模型,分别在不同的侧压系数下进行模拟,得出巷道围岩变形特点、应力分布特征以及断层不同位置对巷道围岩稳定的影响,本论文还模拟比较了普通锚杆与高预应力锚杆支护方式,分析说明了高预应力锚杆支护的优点,并根据巷道变形、受力不均衡等特征提出了巷道的支护原则和锚杆支护方式,即加强巷道薄弱部位高强度可延伸锚杆支护。最后,结合新泰某矿1216工作面回风巷的工业性试验,在F1-3断层及其伴生断层的地质条件下进行了巷道支护设计,验证了断裂构造区域深井回采巷道支护方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 研究现状综述
• 1.3 研究内容及方法
• 2 断裂构造区域深井回采巷道围岩结构及力学特性
• 2.1 断裂构造区域深井回采巷道围岩结构
• 2.2 断裂构造区域深井回采巷道围岩力学特性
• 2.3 巷道围岩失稳与岩石破坏
• 2.4 本章小结
• 3 断裂构造区域深井回采巷道围岩变形数值模拟
• 3.1 数值模拟方法的选择
• 3.2 断裂构造区域深井回采巷道围岩变形数值模拟
• 3.3 复合断裂构造深井回采巷道围岩变形数值模拟
• 3.4 本章小结
• 4 断裂构造区域深井回采巷道锚杆支护模拟
• 4.1 回采巷道围岩控制原理
• 4.2 锚杆支护模拟
• 4.3 采动对锚杆支护的影响
• 4.4 本章小结
• 5 工程应用实例
• 5.1 工程概况
• 5.2 支护设计数值模拟
• 5.3 支护参数设计
• 5.4 巷道矿压监测
• 5.5 实施效果与建议
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 课题研究的创新性
• 6.3 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间的主要成果