淮北矿区煤巷围岩稳定性分类与支护对策研究

论文摘要

淮北矿区下辖煤田和生产矿井较多,掘进工程量巨大,煤层赋存条件复杂,地质类别多,使得支护难度差异剧增,严重阻碍矿区煤巷支护技术的发展。论文以淮北矿区典型煤层巷道围岩稳定控制为工程背景,采用实验室岩块实验、理论分析、平面应变相似材料模拟实验、数值模拟计算分析和工业性试验相结合的方法,对淮北矿区煤巷围岩稳定性分类与控制对策进行了研究。本文利用实验室岩块实验和理论分析,系统研究了淮北矿区典型煤层巷道的顶板结构,着重研究了软弱夹层的物理特性与化学特性。通过平面应变相似材料模型研究了动压作用下软弱夹层顶板巷道稳定性规律,利用数值模拟研究了水作用下泥化泥岩巷道破坏失稳机理,针对不同顶板状况进行了巷道围岩稳定性分类,将煤矿巷道顶板总结为三类,即完整性顶板、软弱夹层顶板、极破碎顶板。在此基础上,针对性地提出了新型煤巷的强化控制原理和支护对策,主要包括无水条件下高性能锚杆支护技术和水及动压作用下的组合控制技术。研究成果在淮北矿区桃园矿7244机巷进行了工业性实践,取得了良好效果。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 典型矿井煤巷赋存特征与支护现状分析
• 1.2.1 许疃煤矿
• 1.2.2 芦岭煤矿
• 1.2.3 祁南煤矿
• 1.2.4 桃园煤矿
• 1.3 矿区煤巷支护阶段性技术进步和存在问题
• 1.3.1 阶段性技术进步
• 1.3.2 存在问题
• 1.4 研究内容、目标及方法
• 2 煤巷顶板结构分类实验研究
• 2.1 煤巷顶板岩体结构分类
• 2.2 软弱夹层的概念和分类
• 2.2.1 软弱夹层的概念
• 2.2.2 软弱夹层的分类
• 2.3 软弱夹层的基本特性研究
• 2.3.1 软弱夹层的物理特性
• 2.3.2 软弱夹层的化学特性
• 2.4 小结
• 3 软弱夹层顶板巷道稳定性规律研究
• 3.1 动压作用下软弱夹层顶板巷道稳定性实验研究
• 3.1.1 基本条件
• 3.1.2 模型设计
• 3.1.3 结果分析
• 3.2 水作用下泥化泥岩巷道破坏特征数值模拟研究
• 3.2.1 地质条件
• 3.2.2 模拟方案及参数
• 3.2.3 模拟结果与分析
• 3.3 小结
• 4 淮北矿区煤巷围岩稳定性分类
• 4.1 矿区煤巷围岩稳定性分类
• 4.1.1 地质力学评估
• 4.1.2 围岩分类方法
• 4.2 矿区煤巷顶板安全分级与围岩分类
• 4.3 支护方案和参数设计
• 4.3.1 设计方法的简介
• 4.3.2 初始设计的确定
• 4.3.3 方案调整和优化
• 4.4 小结
• 5 淮北矿区煤巷支护强化控制技术
• 5.1 煤巷强化控制技术原理
• 5.1.1 煤巷强化控制基本原理
• 5.1.2 无水条件下软弱夹层顶板巷道组合控制技术原理
• 5.1.3 水及动压条件下软弱夹层顶板巷道组合控制原理
• 5.2 煤巷强化控制技术
• 5.2.1 无水条件下高性能锚杆支护技术
• 5.2.2 水及动压条件下的组合控制技术
• 5.3 小结
• 6 工程实践
• 6.1 巷道的地质条件
• 6.2 围岩安全状况分析与支护类别划分
• 6.2.1 围岩安全状况分析
• 6.2.2 支护类别划分
• 6.3 方案和参数设计
• 6.3.1 支护方案
• 6.3.2 支护参数
• 6.4 支护效果分析
• 6.4.1 矿压观测结果分析
• 6.4.2 支护效果分析
• 6.5 小结
• 7 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集