近距离煤层群开采底板巷道围岩控制技术研究

论文摘要

煤层群开采与单一煤层开采不同,煤层群开采过程中,煤层群底板巷道要经历上下煤层分别开采引起的动压影响,底板巷道围岩变形要比单一煤层底板巷道变形严重,一般支护手段难以控制巷道围岩变形。研究上下煤层分别开采对底板巷道围岩应力场影响的基本规律和新的支护技术是十分必要的。该论文分析了煤层群上下煤层分别开采时在底板巷道与煤层群不同垂距、上下煤层工作面推进不同位置的底板巷道围岩应力场特征。并确定了对底板巷道影响强烈的垂距和工作面推进位置。在此基础上,只考虑巷道围岩受影响强烈的情况下,分析了巷道围岩不同岩性的应力场特征。采用FLAC2D、FLAC3D岩土力学数值模拟软件模拟了底板巷道不同垂距、上下煤层工作面推进到不同位置应力场特征,并且模拟了巷道不同围岩弱结构在动压影响下的应力场特征、U型钢支架受力特征和U型钢支架和锚杆索耦合受力特征,提出了U型钢支架和锚杆索耦合支护。在此基础上,采用正交试验法优化锚杆索支护参数,经过数值模拟分析得出了影响因子主次顺序和优化方案,并且在工程实践中具有良好的效果,巷道围岩变形得到很好的控制。该论文有图57幅,表10个,参考文献63篇。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 研究现状和发展
• 1.2.1 近距离煤层群底板巷道支护理论
• 1.2.2 煤层群开采底板基本力学问题
• 1.2.3 数值计算方法在巷道围岩控制中的应用
• 1.3 试验巷道概述
• 1.4 论文研究的方法和技术路线
• 1.4.1 论文研究内容与方法
• 1.5 小结
• 2 近距离煤层群开采底板巷道围岩活动规律
• 2.1 原岩应力场及开采后岩体内应力重新分布
• 2.1.1 原岩应力场
• 2.2 煤层开采引起底板应力分布
• 2.2.1 煤层群开采底板巷道围岩应力分布特征
• 2.3 底板巷道围岩破坏深度解析分析
• 2.3.1 老顶初次来压期间底板的破坏深度
• 2.3.2 正常开采来压期间底板破坏深度
• 2.4 小结
• 3 近距离煤层群底板巷道围岩弱化结构及控制技术
• 3.1 巷道围岩弱化结构分类及其应力场
• 3.1.1 巷道弱化结构围岩应力场分布特征数值模拟
• 3.2 底板巷道弱结构支护机理
• 3.2.1 U 型钢支架单独作用时受力特征
• 3.2.2 U 型钢与锚杆索耦合后的受力特征
• 3.3 小结
• 4 近距离煤层群底板巷道围岩控制数值模拟分析
• 4.1 计算方法
• 4.2 数值计算模型
• 4.2.1 模型建立及分析
• 4.3 巷道支护参数的正交设计优化
• 4.3.1 正交试验方案分析
• 4.3.2 正交试验方案数值模拟分析
• 4.4 小结
• 5 现场工业试验研究
• 5.1 方案提出
• 5.2 注浆方案
• 5.2.1 技术方案
• 5.2.2 施工工艺
• 5.3 施工质量要求及安全措施
• 5.4 矿压观测
• 5.4.1 矿压观测内容及方法
• 5.5 实测分析
• 5.6 小结
• 6 主要结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集