深井回采巷道顶板离层与支护技术研究

论文摘要

本文在分析大量工程实测和现场调查的基础上,采用理论分析和力学分析,对深井回采巷道顶板离层与支护技术进行了深入细致地研究,得出了离层形成的力学机理和条件;影响回采巷道顶板离层的主要因素;顶板离层临界值的确定方法;围岩流变特性。然后根据国投新集公司刘庄煤矿13-1煤层的地质条件和赋存状况,进行FLAC2D数值模拟分析,对锚杆参数进行优化;得出了在超前支承压力作用下,回采巷道顶板锚杆长度选取2.2m,帮锚杆长度选取2.2m,间排距选取0.8×0.8m时,对巷道围岩变形的控制效果良好,且变形及塑性区均趋于稳定的低值。并结合现场实测数据分析,得出顶板浅部离层较深部大;刘庄矿13-1煤首采面回采巷道顶板离层临界值:老顶初次来压前为100mm;老顶初次来压后为120mm。两巷支护方式:掘进期间,在顶板完整的情况下,采用锚梁网索联合支护;在顶板破碎的情况下,采用架U型棚支护;而回采期间主要采取铰接梁托棚进行超前支护。最后分析了锚梁网索支护的优点。本文研究成果对类似条件深井回采巷道的顶板管理具有指导意义和参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 存在的问题
• 1.4 研究的意义
• 1.5 研究的主要内容及方法
• 1.6 研究技术路线
• 2 深井回采巷道顶板离层机理
• 2.1 回采巷道顶板事故
• 2.1.1 回采巷道顶板事故分类
• 2.1.2 离层型围岩片帮冒顶事故的原因分析
• 2.1.3 离层型围岩片帮冒顶事故的防治措施
• 2.2 顶板离层与顶板离层临界值的定义
• 2.3 离层形成的力学机理及条件
• 2.3.1 离层形成的力学机理
• 2.3.2 形成离层的条件
• 2.4 影响回采巷道顶板离层的主要因素
• 2.4.1 地应力
• 2.4.2 围岩力学性质
• 2.4.3 顶板岩层结构
• 2.4.4 锚杆支护参数
• 2.4.5 巷道断面
• 2.4.6 护巷煤柱尺寸
• 2.4.7 采动影响
• 2.5 顶板离层临界值的确定方法
• 2.6 流变分析
• 2.6.1 围岩流变分析
• 2.6.2 锚固体流变分析
• 2.7 本章小结
• 3 数值模拟与锚杆参数优化
• 3.1 FLAC简介
• 3.2 模型的建立
• 3.3 数值模拟结果分析
• 3.3.1 位移分布规律
• 3.3.2 应力分布规律
• 3.4 锚杆参数优化
• 3.4.1 顶板锚杆长度优化
• 3.4.2 帮部锚杆长度优化
• 3.4.3 锚杆间排距优化
• 3.4.4 锚杆参数优化结论
• 3.5 本章小结
• 4 现场实测分析
• 4.1 地质条件
• 4.2 现场观测
• 4.2.1 观测目的与要求
• 4.2.2 测点的布置与仪器的安装
• 4.3 数据整理与分析
• 4.3.1 顶板离层仪
• 4.3.2 多点位移计
• 4.3.3 液压枕
• 4.3.4 顶板离层临界值的确定
• 4.3.5 两帮移近量
• 4.4 本章小结
• 5 深井回采巷道支护理论研究
• 5.1 深井回采巷道的支护现状和特点
• 5.1.1 深井回采巷道的支护现状
• 5.1.2 深井回采巷道的特点
• 5.2 合理选择回采巷道支护形式及其应遵循的基本原则
• 5.2.1 合理选择回采巷道支护形式
• 5.2.2 回采巷道支护形式选择的基本原则
• 5.3 巷道锚杆支护理论及其适用条件
• 5.4 巷道顶板锚索支护原理及其适用条件
• 5.4.1 连续梁（板）减跨理论
• 5.4.2 软弱顶板悬吊理论
• 5.5 支护方式及施工工艺
• 5.5.1 掘进期间的支护方式及施工工艺
• 5.5.2 回采期间的超前支护
• 5.5.3 锚梁网索联合支护
• 5.6 本章小结
• 6 主要结论及展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 存在的问题及展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果