吴四圪堵煤矿大跨度煤巷锚网索支护研究与应用

论文摘要

本文结合吴四圪堵煤矿具体工程地质条件,运用数值模拟方法,模拟分析了大跨度煤巷变形破坏特征,总结出吴四圪堵煤矿大跨度煤巷围岩的破坏规律与破坏特征。针对该矿运输巷的变形破坏特征提出了大跨度煤巷支护的主控部位和主控对象,即以巷道顶板为主控部位,以巷道顶板离层和扩容为主控对象。根据吴四圪堵煤矿运输巷煤层综合柱状图和煤岩物理力学性质指标,确定了运输巷支护方式为“锚杆+锚索+金属网+钢筋梯”。在系统的研究介绍了煤巷锚网索支护设计方法的基础上,明确了运输巷支护设计方法:即巷顶采用“工程类比法”,巷帮采用“理论计算法”确定锚网索支护的主要技术参数。最终设计出适合吴四圪堵煤矿的锚网索支护方案。在对方案进行数值模拟验证后,现场实施200m试验巷道,并对试验巷道进行巷道矿压观测,巷道矿压观测数据表明此煤巷得到了有效的控制,从长远利益来看,此设计从经济上来讲是合理的,技术上是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 锚杆、锚索支护发展现状
• 1.3 我国大跨度回采巷道锚网索支护技术存在的主要问题
• 1.4 本文的技术路线和主要研究内容
• 2 大跨度煤巷围岩破分析
• 2.1 大跨度煤巷围岩破坏机理
• 2.2 大跨度煤巷围岩破坏特征的数值分析
• 2.2.1 FLAC 软件介绍
• 2.2.2 数值模型的建立
• 2.2.3 数值模拟结果及分析
• 2.3 小结
• 3 锚网索支护机理研究
• 3.1 锚杆支护的作用
• 3.1.1 锚杆支护构件的作用
• 3.1.2 锚杆提供的支护强度
• 3.1.3 锚固前后岩体强度变化
• 3.2 锚杆支护作用机理分析
• 3.2.1 顶板锚杆的作用
• 3.2.2 帮锚杆的作用
• 3.2.3 顶板支护与两帮支护的关系
• 3.3 锚索支护的作用
• 3.4 小结
• 4 巷道锚杆（索）支护设计方法
• 4.1 工程类比法
• 4.1.1 巷道围岩分类方法
• 4.1.2 工程类比法设计锚杆支护参数
• 4.2 理论计算法
• 4.2.1 悬吊理论设计锚杆支护参数
• 4.2.2 组合梁理论设计锚杆支护参数
• 4.2.3 组合拱理论设计锚杆支护参数
• 4.2.4 松动圈支护理论设计锚杆支护参数
• 4.2.5 连续梁（板）减跨理论设计锚索支护参数
• 4.2.6 软弱顶板悬吊理论设计锚索支护参数
• 4.3 实测法
• 4.4 现场实测加数值模拟设计法
• 4.5 小结
• 5 吴四圪堵煤矿综放工作面运输巷锚网索支护设计
• 5.1 工程概况
• 5.2 煤岩物理力学性质指标测定
• 5.3 巷道围岩松动圈的测定
• 5.4 锚网索支护设计思路
• 5.5 锚网索支护设计
• 5.5.1 支护方式的确定
• 5.5.2 锚网索支护参数的确定
• 5.5.3 锚网索支护设计
• 5.5.4 锚网索支护技术要求
• 5.6 锚网索支护数值模拟
• 5.6.1 模拟实验的目的
• 5.6.2 模拟实验结果分析
• 5.7 试验巷道矿压观测结果及分析
• 5.7.1 观测基点的安设
• 5.7.2 矿压观测结果分析
• 5.8 矿压观测结论
• 5.9 小结
• 6 结论与建议
• 参考文献
• 致谢
• 读研期间发表论文与参与科研项目情况