郭二庄矿松软煤层回采巷道中空注浆锚索支护技术研究

论文摘要

煤炭一直占我国能源的70%以上,在国民经济建设中占有举足轻重的地位。我国煤炭开采历史长、规模也越来越大,多数老矿井转入深部开采,所以软岩支护与维护问题越来越突出,尤其是松软煤层回采巷道稳定性的控制问题,一直就是井巷工程支护中难题之一。近年来,随着松软煤巷锚杆、锚索支护技术日趋成熟,锚固支护得到广泛应用。然而,锚固技术在松软煤层回采巷道中的应用有其自身特点。在工程应用过程中,锚杆锚索发生破断,巷道稳定性未得到有效控制。能否解决好松软煤层回采巷道的支护问题,是煤炭开采向纵深发展和安全生产的关键。本文在大量国内外软岩支护文献和现场调研的基础上,系统地阐述了松软煤层回采巷道变形破坏的特点和围岩变形的影响因素。并论述了松软煤层回采巷道变形力学机制。从软岩巷道承载机理出发,分析了软岩巷道支护与围岩的相互作用机理,并在此基础上提出了中空注浆锚索补强锚网索耦合支护方法。且对中空注浆锚索支护施工工艺、注浆参数等进行了系统地分析和研究。本文利用Flac3D模拟软件分析松软煤层回采巷道在中空注浆锚索补强前后围岩变形破坏情况,结果表明,采用中空注浆锚索补强支护后对围岩稳定性控制效果很好。并结合郭二庄矿1276轨道巷的工程实践,对其松软围岩利用中空注浆锚索补强支护进行了工业性试验,并进行了现场矿压监测,并对实测结果与模拟结果对比分析,最终围岩变形得到有效控制,技术经济效益显著。本文研究与实践相结合,中空注浆锚索在松软煤层回采巷道支护中的成功试验,为松软煤层回采巷道支护和维护探索了一种新的思路和方法,具有广阔的应用前景和推广价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 软岩巷道支护理论及其发展
• 1.2.2 软岩巷道支护现状
• 1.2.3 软岩巷道锚索支护概述
• 1.2.4 注浆技术的发展
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 主要研究方法及技术路线
• 第2章 松软煤层回采巷道围岩变形破坏特征及机理研究
• 2.1 软岩的定义
• 2.2 郭二庄矿地质特征及煤岩体物理力学性质
• 2.2.1 郭二庄矿地质特征
• 2.2.2 煤岩体物理力学性质
• 2.3 松软煤层回采巷道变形破坏特征及形态分析
• 2.3.1 松软煤层回采巷道变形破坏特征
• 2.3.2 松软煤层回采巷道变形形态分析
• 2.3.3 松软煤层回采巷道围岩压力随位移的波动性变化规律
• 2.4 松软煤层回采巷道围岩变形力学机理及破坏原因分析
• 2.4.1 松软煤层回采巷道围岩变形力学机理
• 2.4.2 松软煤层回采巷道围岩变形的影响因素
• 2.5 郭二庄矿松软煤层回采巷道破坏特征及其影响因素
• 2.5.1 郭二庄矿松软煤层回采巷道变形破坏特征
• 2.5.2 郭二庄矿松软煤层回采巷道变形破坏影响因素
• 2.6 本章小结
• 第3章 松软煤层回采巷道锚网索注耦合支护研究
• 3.1 松软煤层回采巷道支护的原则
• 3.2 松软煤层回采巷道锚网索注耦合支护原理
• 3.2.1 松软煤层回采巷道锚网索注耦合支护的概念
• 3.2.2 松软煤层回采巷道锚网索注耦合支护原理
• 3.3 松软煤层回采巷道锚网索注支护作用分析
• 3.3.1 锚杆的支护作用
• 3.3.2 金属网的支护作用
• 3.3.3 锚索的支护作用
• 3.3.4 注浆加固作用分析
• 3.4 浆液在围岩裂隙中的流动规律及扩散形态
• 3.4.1 浆液在围岩裂隙中的流动规律
• 3.4.2 浆液在围岩裂隙中的扩散形态
• 3.5 郭二庄矿1276 轨道巷围岩裂隙发育程度
• 3.5.1 1276 轨道巷煤帮裂隙发育程度
• 3.5.2 1276 轨道巷顶板裂隙发育程度
• 3.6 郭二庄矿松软煤层回采巷道支护设计
• 3.6.1 中空注浆锚索补强加固机理
• 3.6.2 锚杆支护参数确定
• 3.6.3 锚索参数确定
• 3.6.4 松软煤层回采巷道主要支护技术参数
• 3.6.5 支护材料
• 3.7 本章小结
• 第4章 松软煤层回采巷道中空注浆锚索支护数值研究
• 4.1 FLAC 模拟软件简介
• 4.2 莫尔—库仑模型
• 4.3 建立模型
• 4.4 模型参数的确定
• 4.4.1 围岩参数的选取
• 4.4.2 锚杆、预应力锚索及中空注浆锚索参数
• 4.5 数值模拟结果与分析
• 4.5.1 巷道围岩应力分析
• 4.5.2 巷道围岩变形分析
• 4.5.3 巷道围岩破坏及支护体受力分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 松软煤层回采巷道中空注浆锚索支护实践
• 5.1 工程概述
• 5.1.1 矿井概况
• 5.1.2 试验工作面概况
• 5.2 中空注浆锚索概述
• 5.2.1 中空注浆锚索的技术背景
• 5.2.2 中空注浆锚索结构特点及规格
• 5.2.3 中空锚注锚索的支护特点
• 5.3 锚网索注耦合支护施工工艺
• 5.3.1 临时支护
• 5.3.2 顶锚杆施工工艺
• 5.3.3 帮锚杆施工工艺
• 5.3.4 顶预应力锚索施工工艺
• 5.3.5 帮预应力锚索施工工艺
• 5.3.6 中空注浆锚索施工工艺
• 5.4 中空注浆锚索注浆参数及施工工艺
• 5.4.1 注浆材料及参数
• 5.4.2 中空注浆锚索施工工艺
• 5.4.3 中空注浆锚索注浆工艺
• 5.4.4 中空注浆锚索及注浆施工所需材料与设备
• 5.4.5 中空注浆锚索施工安全技术措施
• 5.5 矿压监测目的及内容
• 5.5.1 矿压监测目的
• 5.5.2 矿压监测内容与测站布置
• 5.6 矿压监测结果与分析
• 5.6.1 巷道表面收敛
• 5.6.2 围岩深部位移
• 5.6.3 锚杆杆体受力
• 5.7 中空注浆锚索支护效果分析
• 5.8 技术经济效果分析
• 5.8.1 经济效益分析
• 5.8.2 社会效益分析
• 5.9 本章小结
• 结论
• 1. 主要结论
• 2. 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果