大跨度煤巷锚杆（索）支护技术研究

论文摘要

随着锚杆锚索支护技术的不断发展,一般地质条件下普通巷道的锚杆锚索支护技术已经相当成熟,近几年来,为了引进大采高设备,巷道的断面尺寸越来越大,现有的锚杆锚索的支护设计方法已经不能满足要求。能否解决好大跨度、大断面巷道的支护问题,是矿井开采规模的加大和安全生产技术的关键。本文给出了一套适合大断面锚杆锚索的支护参数设计方法。本文通过理论分析结合具体工程实例,对大断面巷道锚杆（索）支护技术进行了系统地研究。对锚杆（索）支护巷道失稳机理、巷道变形的影响因素和锚杆支护理论作了较为全面的分析。以柠条塔煤矿N1203工作面大断面锚杆（索）支护项目为工程背景,进行了大跨度、大断面锚杆（索）支护技术实践研究。通过传统设计方法和本文研究的设计方法进行支护参数方案对比,最终确定了锚杆（索）支护参数,并应用大型有限差分软件FLAC2D对锚杆（索）支护进行了稳定性分析。通过现场监测,对锚索与围岩的耦合支护参数进行了分析,总结提出“工程地质资料分析-初始设计-现场监测-信息反馈-修改设计”的动态信息设计方法。本文的研究与实践,使大断面巷道锚杆支护由工程类比上升到定量分析,为柠条塔同类巷道的锚杆支护设计提供了一定的工程参考依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的意义
• 1.2 国内外锚杆（索）支护技术发展概况
• 1.2.1 国外锚杆（索）支护技术的发展与现状
• 1.2.2 国内锚杆（索）支护技术的发展与现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 煤层巷道破坏机理及影响因素分析
• 2.1 巷道失稳破坏机理
• 2.1.1 松动压力作用
• 2.1.2 形变压力作用
• 2.1.3 膨胀压力作用
• 2.2 煤层巷道变形的影响因素
• 2.2.1 岩性的影响
• 2.2.2 岩体结构及裂隙分布影响
• 2.2.3 特殊工程地质条件影响
• 2.2.4 地应力的影响
• 2.2.5 岩体力学性质影响
• 2.2.6 工程因素影响
• 2.2.7 水文地质因素影响
• 2.2.8 流变因素影响
• 2.3 煤岩巷道工程支护原则
• 2.3.1 工程设计优化原则
• 2.3.2 工程问题具体分析原则
• 2.3.3 工程支护过程原则
• 2.3.4 工程支护加固范围原则
• 3 锚杆（索）支护设计理论和方法
• 3.1 锚杆（索）支护理论
• 3.1.1 煤矿巷道锚杆支护悬吊理论
• 3.1.2 煤矿巷道锚杆支护组合梁理论
• 3.1.3 煤矿巷道锚杆支护组合拱（压缩拱）理论
• 3.1.4 构造应力作用理论
• 3.1.5 提高围岩强度理论
• 3.2 巷道支护机理分析
• 3.2.1 煤矿巷道顶板锚杆作用机理
• 3.2.2 煤矿巷道顶板钢带或托梁作用机理
• 3.2.3 煤矿巷道煤帮锚杆作用机理
• 3.2.4 煤矿巷道顶板支护与两帮支护作用关系
• 3.2.5 煤矿巷道锚索作用机理
• 3.3 煤巷支护设计方法研究现状
• 3.3.1 锚杆支护设计工程类比法
• 3.3.2 锚杆支护理论设计方法
• 3.3.3 锚杆支护数值计算法
• 3.3.4 锚杆支护信息化施工
• 3.4 大断面巷道锚杆（索）支护参数设计研究
• 4 柠条塔煤矿N1203 大断面巷道锚杆（索）支护参数设计研究
• 4.1 工程概况
• 4.1.1 工程水文地质情况
• 4.1.2 巷道围岩物理力学特性
• 4.2 N1203 支护工作面参数初步设计
• 4.3 动态信息在设计施工中的应用
• 4.4 小结
• 5 柠条塔煤矿N1203 切眼巷道锚杆支护数值模拟稳定性分析
• 5.1 数值方法与计算程序介绍
• 5.2 FLAC数值模拟
• 5.3 数值模拟结果
• 6 锚索与围岩耦合支护分析
• 6.1 锚索和围岩时间上强度耦合
• 6.1.1 锚索和围岩时间耦合支护的技术关键
• 6.1.2 巷道监测
• 6.1.3 监测结果分析
• 6.1.4 确定最佳支护时段
• 6.2 关键部位锚索与围岩时间上结构耦合支护
• 6.2.1 关键部位的概念、产生机理及分类
• 6.2.2 关键部位的特征及识别准则
• 6.3 本章小结
• 7 结论
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献