回采巷道松软破碎围岩注浆加固与支护技术研究

论文摘要

受采动支承压力作用的破碎围岩巷道支护一直是煤矿开采所面临的难题之一。本文在前人研究的基础上,针对山西兰花集团大阳煤矿3100孤岛综放工作面回采巷道的生产地质条件,研究分析了高水速凝材料预注浆、滞后注浆加固机理;实验分析注浆参数与破碎煤体力学性能的关系,破碎围岩锚杆支护机理与支护技术;综合应用理论分析、数值计算、实验室实验研究确定了采动支承压力作用的大阳煤矿3100孤岛综放工作面回采巷道破碎围岩支护技术。现场应用效果表明:应用高水速凝材料预注浆有效提高了掘进工作面顶煤的稳定性,为巷道快速掘进、打设顶锚杆创造了有利条件;高水速凝材料注浆加固与锚杆联合支护有效控制了动压破碎围岩巷道变形,解决了试验巷道在掘进与回采期间难以维护的问题。通过本课题的研究和现场实践,为采动支承应力作用下的破碎围岩巷道变形控制提供了理论依据及技术途径。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言（Introduction）
• 1.2 国内外研究现状（Research actuality at home and overseas）
• 1.2.1 注浆技术发展概况（General situation of grouting technology development）
• 1.2.2 注浆技术研究现状（Researching actuality of grouting technology）
• 1.3 研究内容、方法及技术路线（Research Content，Method and Technical Course）
• 2 注浆加固巷道稳定原理
• 2.1 注浆固化提高围岩裂隙面的变形刚度和抗剪强度（Grouting reinforce improves the distortion stiffness and shearing intensity of cranny face of surrounding rock）
• 2.2 浆液固结体的网络骨架作用（Skeleton action of grouting reinforcement）
• 2.3 充填压密及转变围岩破坏机制的作用（Action of filling compaction and changing rock failure mechanism）
• 2.4 注浆固化减小巷道围岩松动圈（Grouting Reduce Roadway Surrounding Rock Broken-rock Circle）
• 2.5 注浆固化防止风化（Grouting prevent surrounding rock from airslaking）
• 2.6 注浆改善锚杆受力状态（Grouting improve the stress state of bolts）
• 2.7 本章小结（Summary）
• 3 注浆固化材料的选择及其力学性能
• 3.1 巷道围岩注浆固化材料的选择（Choice of grouting material for roadway surrounding rock’grouted）
• 3.2 高水速凝材料的性能（Capabilitys of ZKD）
• 3.2.1 高水速凝材料浆液的流动性能（Fluidity of ZKD）
• 3.2.2 高水速凝材料固结体的强度（Intensity of ZKD reinforcement）
• 3.3 高水速凝材料加固破碎煤体的实验研究[2][45]（Experiment research of ZKD reinforcing cracked coal）
• 3.3.1 试验方案（Testing scheme）
• 3.3.2 试验过程（Testing process）
• 3.3.3 试验结果与分析（Testing results and analysis）
• 3.4 煤体力学性能测试（Mechanical capabilities test of the coal）
• 3.5 本章小结（Summary）
• 4 注浆加固控制巷道变形分析
• 4.1 试验巷道的生产地质条件（The producing geological conditions of the testing roadway）
• 4.2 超前预注浆对破碎煤体中掘进巷道的稳定性作用分析（Analysis of pregrouting action to the driving roadway’s stability in cracked coal）
• 4.2.1 UDEC 软件简介（Brief introduction for UDEC）
• 4.2.2 模型的建立（UDEC model）
• 4.2.3 不超前预注浆巷道冒顶情况（The roadway’s collapsing situation without pregrouting）
• 4.2.4 超前预注浆控制巷道冒顶分析（Analysis of roadway’s collapsing under pregrouting’s control）
• 4.3 滞后注浆控制巷道变形分析（Analysis of lag grouting controlling roadway distortion）
• 4.4 注浆工艺（Grouting technics）
• 4.4.1 注浆材料（Grouting material）
• 4.4.2 水灰比（Ratio of water to ZKD）
• 4.4.3 注浆压力（Grouting pressure）
• 4.4.4 注浆量（Grouting quantity）
• 4.4.5 注浆孔布置和孔深（Grouting holes’lay and depths）
• 4.4.6 注浆设备及注浆管（Grouting equipments and pipe）
• 4.4.7 注浆过程（Grouting process）
• 4.5 本章小结（Summary）
• 5 破碎围岩锚杆支护机理与支护参数
• 5.1 破碎围岩锚杆支护机理（Bolt support mechanism in cracked surrounding rock）
• 5.1.1 锚杆支护围岩强度强化理论概述（Theory abstract of surrounding rock’s intensity strengthened by bolt support）
• 5.1.2 锚固体性能（Capabilities of bolt reinforcement）
• 5.1.3 锚固体的力学行为分析（Analysis of bolt reinforcement’s mechanical action）
• 5.2 锚杆支护与架棚支护的对比分析（Analysis of compare between bolt support and truss support）
• 5.3 锚杆支护方案（Bolt support scheme）
• 5.4 巷道支护参数初始设计（Initial design for the roadway bolt support parameters）
• 6 矿压观测及矿压显现规律
• 6.1 巷道矿压观测方案（Pressure observing scheme）
• 6.1.1 测站设置（Observing points’setting）
• 6.1.2 观测要求（Observing demand）
• 6.2 回采期间巷道变形规律（Roadway distortion rules in mining period）
• 7 技术经济效益分析
• 7.1 支护材料费用统计分析(Analysis of expense statistic of support materia
• 7.2 社会效益（Social benefits）
• 8 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集