中厚煤层沿空留巷巷道围岩稳定性分析及应用研究

论文摘要

基本顶沿工作面倾斜方向的裂断位置是影响留巷能否成功的主要因素,工作面端头弧形三角块稳定性为认识巷道围岩变形特征、进行巷旁充填提供了重要理论基础。本文在总结分析前人研究成果的基础上,运用采场岩层控制中的关键层、砌体梁理论的基本原理和方法对受采动影响下的巷旁充填沿空留巷围岩变形规律进行了系统性的分析,提出了用稳定性系数K1、K2来反映留巷时弧形三角块受采动影响下的稳定状况,建立了反映其基本特征的四种力学模型,即外切型、内切型、外嵌型、内嵌型四种。运用数值模拟、物理模拟和现场实测等研究方法对各种力学模型矿压显现的一般规律进行了全面分析,结果表明:工作面端头弧形三角块裂断位置不同,对留巷围岩变形破坏有较大的影响;充填强度较小时,内切型围岩变形最大,外切型最小;充填强度较大时,屈服带区域变化不是很大,但以外嵌型最大,内切型最小,并且巷道上帮内应力场范围也较大。同时分析了东大煤矿12101工作面端头基本顶裂断位置,阐述了采场结构类型,建立了弧形三角块块体结构与充填体结构之间的应对关系,提出了12101工作面巷旁充填留巷布置方案。本文的研究成果已在东大煤矿12101工作面巷道布置中得到了验证,现场应用取得了良好的经济效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 研究方法与技术路线
• 1.5 创新点
• 2 沿空留巷上覆关键层活动规律及稳定性分析
• 2.1 基本顶裂断机理、判据及其影响因素
• 2.2 基本顶裂断力学模型的建立
• 2.3 基本顶活动规律及稳定性分析
• 2.4 本章小结
• 3 沿空留巷围岩应力环境与稳定性数值模拟研究
• 3.1 巷旁充填模拟方案确定
• 3.2 基本顶裂断结构模型
• 3.3 基本顶裂断位置对巷道围岩稳定性的影响研究
• 3.4 充填体结构耦合对巷道围岩稳定性的影响研究
• 3.5 本章小结
• 4 沿空留巷围岩破坏特征及发育规律物理模拟研究
• 4.1 物理模拟实验设计
• 4.2 实验结果分析
• 4.3 本章小结
• 5 工程应用
• 5.1 工程地质条件
• 5.2 沿空留巷巷旁充填体支护参数
• 5.3 巷道维护状态分析
• 6 主要结论及努力方向
• 6.1 主要结论
• 6.2 努力方向
• 致谢
• 攻读硕士期间的主要成果
• 参考文献