沿空巷道围岩变形特征及控制技术研究

论文摘要

本文以祁东煤矿3246机巷为工程背景,通过理论分析、计算机数值模拟和现场实测等多种研究方法,在分析窄煤柱沿空巷道上覆岩层结构和矿压显现规律的基础上,对沿空巷道的围岩变形特征和不同时期巷道围岩的稳定性进行研究;通过巷道围岩所处应力场特征,以及巷道围岩的相互关系,对影响煤柱宽度的因素进行定性和定量的分析,得出煤柱宽度与这些影响因素之间的关系;运用极限平衡理论,考虑相邻区段支护体对煤柱的支护阻力和顶底板与煤体间的残余内聚力因素,构建了采空区侧的煤体极限平衡区宽度计算模型;推导出了相邻区段工作面倾斜方向非弹性区的计算公式,使煤柱宽度计算更趋合理;运用大、小结构原理和极限平衡理论计算了合理煤柱宽度,运用数值模拟手段对合理煤柱宽度选择进行验证;通过沿空巷道围岩变形特点和支护技术的分析,提出巷道在不同时期的支护形式。研究成果为沿空掘巷的煤柱留设和支护设计提供了理论依据和参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出和背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 沿空巷道煤柱的留设研究现状
• 1.2.2 沿空巷道的支护现状
• 1.3 研究的内容及技术路线
• 2 沿空巷道围岩变形特征及稳定性分析
• 2.1 沿空巷道上覆岩层结构
• 2.2 沿空巷道围岩应力分布规律
• 2.2.1 采场侧向支承压力分布规律
• 2.2.2 煤层走向支承压力分布规律
• 2.3 沿空巷道围岩变形分析
• 2.3.1 煤柱与巷道围岩的相互关系
• 2.3.2 煤柱应力和应变的一般特征
• 2.3.3 沿空巷道围岩变形分析
• 2.3.4 沿空巷道不同时期围岩的稳定性分析
• 2.4 沿空巷道变形的主要影响因素分析
• 2.4.1 地质影响因素
• 2.4.2 技术影响因素
• 2.5 本章小结
• 3 沿空巷道围岩控制技术综合分析
• 3.1 沿空巷道煤柱合理宽度的确定
• 3.1.1 煤柱合理留设的原则
• 3.1.2 煤柱合理宽度方案选择
• 3.1.3 相邻区段极限平衡区宽度的确定
• 3.1.4 巷道围岩破碎区和塑性区宽度确定
• 3.2 沿空巷道支护技术
• 3.2.1 掘进期间支护技术分析
• 3.2.2 回采期间支护技术分析
• 3.3 本章小结
• 4 沿空巷道围岩应力和变形特征计算机数值模拟研究
• 4.1 数值模拟方法基本原理
• 4.2 数值模拟计算模型的建立
• 4.2.1 工程地质概况
• 4.2.2 模型的设计
• 4.2.3 岩石学参数的选取
• 4.3 数值模拟结果与分析
• 4.3.1 煤柱宽度的选择
• 4.3.2 掘进和回采期间巷道围岩应力和位移特征计算结果
• 4.4 煤层上部沿空巷道围岩应力和位移特征
• 4.5 本章小结
• 5 沿空巷道现场工业试验
• 5.1 试验巷道概况
• 5.2 沿空掘巷滞后时间确定
• 5.3 支护方案设计
• 5.4 现场施工支护方案
• 5.5 沿空巷道现场矿压观测
• 5.5.1 现场矿压观测的主要内容
• 5.5.2 测站布置与观测方法
• 5.6 巷道表面变形与分析
• 5.6.1 巷道表面位移观测与分析
• 5.6.2 围岩深部位移变形观测与分析
• 5.6.3 顶板离层观测与分析
• 5.6.4 锚杆（索）受力
• 5.7 本章小结
• 6 主要结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 论文不足之处与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果