深井近距离下位煤层巷道布置及支护研究

论文摘要

随着煤矿开采深度的增加及开采范围的增大,巷道支护的难度也日趋增大。近距离煤层开采,或上层回采时留设煤柱,将影响底板应力分布,对下层煤巷道产生一定影响。当下层煤巷道距离上位煤层采空区较近时,不能仅使用锚网支护。由于采空区下方的岩体会产生一定范围的破坏,下层巷道顶板不易形成自稳结构;在地质构造破坏区或岩性较差时,顶板岩层更为破碎,使巷道支护更为困难。本文针对东滩煤矿采空区近距离下位煤层巷道支护问题,研究了影响工作面顺槽支护的主要影响因素,从而确定了采空区下位煤层巷道合理布置方式,优化了巷道支护方式。应用现场探测及数值模拟方法研究了不同性质及厚度夹矸对下层煤巷道支护效果的影响,为选择支护方式提供了依据;对工字钢棚支护进行了力学分析与数值模拟,研究了工字钢棚的支撑能力;在东滩煤矿43 _下07工作面应用了研究成果,检验了巷道位置选择及采取支护方式的合理性,观测了采空区近距离下位煤层开采巷道矿山压力显现规律。本文研究成果可为其它类似矿井开采近距离下位煤层支护问题提供技术参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国外同类技术发展概况
• 1.2.1 德国巷道掘进及支护技术
• 1.2.2 英国巷道支护技术
• 1.2.3 俄罗斯无煤柱护巷技术
• 1.2.4 南非锚索锚固支护
• 1.3 我国同类技术发展概况
• 1.3.1 回采巷道布置改革
• 1.3.2 对下层煤送巷方式的研究
• 1.3.3 支护技术的发展
• 1.4 本文的研究内容
• 2 巷道围岩控制理论研究
• 2.1 关于巷道围岩稳定的理论
• 2.1.1 自然平衡拱理论
• 2.1.2 弹性体理论
• 2.1.3 弹塑性体理论
• 2.1.4 围岩松动圈理论
• 2.1.5 关键块理论
• 2.2 锚杆支护机理研究
• 2.2.1 悬吊理论
• 2.2.2 组合梁理论
• 2.2.3 楔固作用
• 2.2.4 减跨理论
• 2.2.5 三铰拱理论
• 2.2.6 组合拱理论
• 2.2.7 全长锚固中性点理论
• 2.2.8 能量支护学说
• 2.2.9 最大水平应力理论
• 2.3 小结
• 3 巷道布置方案及支护优化
• 3.1 东滩煤矿概况
• 3.1.1 井田位置和范围
• 3.1.2 矿井设计及开采情况
• 下煤层顺槽破坏原因研究'>3.2 3_下煤层顺槽破坏原因研究
• 上煤采空区下支护条件分析'>3.2.1 3_上煤采空区下支护条件分析
• 上煤护巷煤柱的影响'>3.2.2 3_上煤护巷煤柱的影响
• 3.2.3 原岩应力与巷道布置方向的影响
• 下煤层巷道破坏原因总结'>3.3 3_下煤层巷道破坏原因总结
• 3.3.1 主要影响因素
• 3.3.2 其它影响因素
• 3.4 开采巷道位置选择
• 3.4.1 原采用的支护方式
• 下07工作面轨顺位置选择'>3.4.2 43_下07工作面轨顺位置选择
• 下07工作面运顺位置选择'>3.4.3 43_下07工作面运顺位置选择
• 3.5 巷道支护方式优化
• 3.5.1 正常支护条件下的巷道支护方式
• 3.5.2 松软破碎顶板条件下的巷道支护方式
• 3.6 小结
• 4 夹矸破坏状况探测及数值模拟
• 上煤与3_下煤夹矸破坏情况探测'>4.1 3_上煤与3_下煤夹矸破坏情况探测
• 下07轨顺钻孔探测情况'>4.1.1 43_下07轨顺钻孔探测情况
• 4.1.2 探测结果分析
• 上煤巷道掘进及回采对底板夹矸破坏状况的数值模拟'>4.2 3_上煤巷道掘进及回采对底板夹矸破坏状况的数值模拟
• 4.2.1 RFPA软件介绍
• 4.2.2 模型设计
• 上煤单巷道对底板夹矸的破坏状况的数值模拟'>4.2.3 3_上煤单巷道对底板夹矸的破坏状况的数值模拟
• 上煤沿空巷道对底板夹矸的破坏状况的数值模拟'>4.2.4 3_上煤沿空巷道对底板夹矸的破坏状况的数值模拟
• 4.3 夹矸岩性的影响
• 5 工字钢棚在高应力条件下的稳定性分析
• 5.1 工字钢棚支护条件的力学分析
• 5.1.1 计算模型的建立
• 5.1.2 工字钢梁为弹性变形时
• 5.1.3 工字钢梁为弹塑性变形变形时
• 5.1.4 工字钢梁长度对支撑能力的影响
• 5.2 工字钢棚在高应力条件下的数值模拟
• 5.2.1 ANSYS软件介绍
• 5.2.2 模型的建立与网格划分
• 5.2.3 计算结果分析
• 5.3 小结
• 下07工作面两顺矿压观测'>6 东滩煤矿43_下07工作面两顺矿压观测
• 6.1 巷道矿压观测的目的、内容及测站布置
• 6.1.1 矿压观测的目的
• 6.1.2 观测的主要内容
• 6.1.3 测站的布置
• 6.2 巷道围岩位移的观测方法
• 6.2.1 巷道表面位移观测方法
• 6.2.2 深部位移观测方法
• 6.3 回采前巷道围岩变形观测
• 6.3.1 巷道表面位移
• 6.3.2 深部位移的观测
• 6.4 回采期间巷道围岩变形观测
• 6.4.1 巷道表面位移
• 6.4.2 回采期间深部位移的观测
• 6.5 小结
• 7 论文主要结论和建议
• 7.1 本文的主要结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间取得的研究成果