济矿集团阳城煤矿深井巷道软弱破碎围岩平衡支护技术与应用

论文摘要

济宁矿业集团阳城煤矿自投产以来,一直受到破碎软弱围岩巷道支护问题的困扰。某些地段的巷道出现底鼓、两帮内移、拱顶下沉破坏,导致了巷道大量维修或实施二次加固,增加了矿井的生产成本,也使矿井接续紧张。目前,矿井正着手深部的开拓延伸工程,随着开采深度的进一步加大,软弱破碎围岩支护难度大的问题势必越来越严重。因此,针对阳城煤矿的深部软弱破碎围岩支护问题的研究势在必行。本文以理论分析,数值模拟,工程实践为手段对深井软弱破碎围岩的支护问题展开研究。结合多年的锚杆支护经验,从锚杆应用和锚杆支护设计两方面分析了现有锚杆支护技术的不足,提出新型锚杆系统设计理念。在此基础上,提出了新型平衡支护的思想,阐述了平衡支护的基本观点,详细分析了围岩与支护体相互作用的机理,并讨论平衡支护系统设计的关键问题。论文运用FLAC3D数值模拟软件对破碎软弱围岩巷道受力及变形状况进行了仿真模拟,建立了-650大巷及-920水平车场巷道模型,模拟巷道围岩在初始开挖状态和支护状态下的应力位移情况,以便寻找巷道的支护关键点。在此基础上,结合平衡支护新理念以及多年支护经验,提出了适合各巷道围岩情况的支护系统设计方案,并将其应用于井下巷道支护实践。现场观测表明,巷道围岩控制效果好,方案适应性强。本次研究揭示了软弱破碎围岩与支护体间相互作用的机理,设计了一套有效可行的支护系统,基本解决了阳城煤矿软弱破碎岩体巷道的支护问题,既节省了巷道支护及维修费用,又保障了矿井正常采掘接续,具有显著的经济效益和社会效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题提出及研究意义
• 1.2 研究现状综述
• 1.3 研究内容及方法
• 2 工程地质概况
• 2.1 概述
• 2.2 -920水平车场概况
• 2.3 -650m水平南翼大巷概况
• 2.4 本章小结
• 3 基于围岩应变与主动控制的平衡支护技术
• 3.1 概述
• 3.2 目前锚杆支护存在的主要问题
• 3.3 锚杆作用机理
• 3.4 平衡支护技术的提出
• 3.5 平衡支护机理
• 3.6 平衡支护系统设计理念
• 3.7 本章小结
• 4 支护系统参数数值模拟分析
• 4.1 巷道围岩剪切破坏准则
• 4.2 预应力锚杆支护参数选用分析
• 4.3 支护系统数值模拟分析
• 4.4 本章小结
• 5 -920m水平下车场支护方案
• 5.1 车场巷道支护方案
• 5.2 变电所支护方案
• 5.3 本章小结
• 6 -650m水平南翼大巷修复方案
• 6.1 轨道大巷
• 6.2 回风大巷
• 6.3 皮带大巷
• 6.4 支护参数及说明
• 6.5 本章小结
• 7 现场应用效果
• 7.1 矿压观测设计方案
• 7.2 矿压观测结果分析
• 7.3 本章小结
• 8 结论与展望
• 8.1 主要结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢