缓斜煤层群跨采底板上山的合理布置与支护

论文摘要

随着煤炭资源的逐渐减少,为提高煤炭资源回收率、增加经济效益,我国大部分煤矿对底板上山采用跨采方式进行维护,其优点有降低巷道掘进率、合理开采资源、改善矿井的技术经济指标、跨采后巷道围岩处于降压区等。然而,被跨上山在没受跨采影响时,原有支护巷道维护状况尚好,但受到强烈的跨采动压影响后,巷道维护变得十分困难,甚至难以使用。因此,跨上山围岩稳定性控制问题就成为生产过程中亟待解决的问题。本文以鲁班山北矿为工程背景,运用理论分析、数值计算分析和现场试验相结合的研究方法,对鲁班山北矿煤层群跨采底板上山过程中底板巷道变形规律和上山合理位置以及停采煤柱合理布置进行系统的分析和研究,并提出跨采条件下上山围岩的合理支护。论文取得的主要研究成果如下:(1)采用地质雷达对鲁班山北矿采区上山围岩松动圈进行测定,得出上山在受跨采影响前后围岩松动圈大小,确定了跨采影响系数;(2)依据鲁班山北矿现场实际情况,采用适合分析岩层断裂和垮落的离散元数值分析软件UDEC进行数值分析,建立相应的数值计算模型,得出各煤层跨采条件下采场应力分布规律,结合现有的跨采条件下底板巷道合理布置理论,得出煤层群跨采条件下底板上山的合理位置以及停采煤柱的合理布置;(3)根据对数值计算得出跨采底板上山围岩应力和塑性区分布以及变形情况的结果进行分析,得出了跨采条件下上山围岩变形的基本规律以及破坏机理;(4)依据巷道围岩控制理论,分析出了鲁班山北矿在锚网喷及格栅拱架支护体下上山围岩变形破坏根本原因,并提出了采用锚注结合锚索加强支护对上山进行加固,有效的抵御了跨采动压对上山围岩稳定性的影响,取得了很好的支护效果。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景、研究目的及意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 跨采巷道围岩控制理论
• 1.2.2 跨采巷道支护技术
• 1.2.3 在岩土工程中数值分析方法的发展
• 1.3 研究的主要内容和技术路线
• 1.3.1 研究的主要内容
• 1.3.2 技术路线
• 2 试验矿井概况
• 2.1 地质条件
• 2.2 生产技术条件
• 2.3 生产中存在的主要问题
• 2.4 煤（岩）物理力学参数的测试
• 2.5 巷道围岩松动圈测试
• 2.5.1 松动圈测试原理
• 2.5.2 松动圈测试结果
• 2.6 本章小结
• 3 底板巷道围岩受力特征及破坏机理
• 3.1 回采工作面支承压力分布
• 3.2 支承压力在底板岩层中的传播
• 3.3 煤层底板岩体破坏区估算
• 3.4 跨采底板巷道围岩变形规律及变形量预测
• 3.4.1 跨采底板岩巷围岩变形规律
• 3.4.2 跨采底板岩巷围岩变形量预测
• 3.5 巷道变形破坏机理分析
• 3.6 本章小结
• 4 煤层群跨采条件下采场应力分布规律及上山合理布置
• 4.1 数值分析软件UDEC 简介及模型建立
• 4.1.1 UDEC 软件概述
• 4.1.2 拉格朗日元法
• 4.1.3 采矿工程数值模拟基本步骤
• 4.1.4 计算模型建立及计算参数
• 4.2 二号煤层开采条件下采场应力分布规律
• 4.3 三号煤层开采条件下采场应力分布规律
• 4.4 七（八）号煤层开采条件下采场应力分布规律
• 4.5 煤层群跨采条件下底板上山的合理位置确定
• 4.6 停采煤柱的合理布置
• 4.7 本章小结
• 5 跨采影响下上山的合理支护
• 5.1 巷道支护机理
• 5.1.1 巷道稳定性评价指标
• 5.1.2 锚固巷道围岩强度强化效应
• 5.1.3 锚杆（索）支护机理
• 5.1.4 围岩松动圈支护理论
• 5.2 锚网喷及格栅拱架联合支护方案
• 5.2.1 原上山支护方案
• 5.2.2 受跨采影响的围岩变形及应力分布
• 5.2.3 现场实测结果分析
• 5.3 锚网索喷联合支护方案
• 5.3.1 加固方案设计
• 5.3.2 受跨采影响的围岩变形及应力分布
• 5.3.3 现场实测结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录