鹤煤九矿-420m水平井底车场支护技术研究

论文摘要

鹤煤九矿为上世纪五、六十年代投产的矿井,现已进入深部开采,但岩巷支护仍然采用锚喷或U型棚支护,或者采用锚喷+U型棚联合支护。九矿在新副井改建过程中出现了巷道片帮、冒顶、围岩大变形、大地压等深部巷道围岩破坏现象,现有的支护方式已经不能适应深部巷道的围岩变形,有些岩巷掘出没多久就被压坏,甚至出现边掘边修的现象,严重影响了九矿的正常生产。本文以鹤煤九矿新副井-420m水平的井底车场为研究对象,通过对鹤煤九矿地质资料的调查分析、井底车场现场变形监测以及利用数值模拟等方法,对九矿井底车场支护技术做如下研究:1.通过井底车场的工程地质研究,划分了工程地质岩组,根据鹤煤九矿的工程地质资料以及已有的鹤壁矿区的地质构造资料,对九矿井底车场的地应力场分布特征进行判断。2.对鹤煤九矿新副井-420m水平巷道进行了破坏原因调查,确定了井底车场的巷道工程性质和试验巷道的变形力学机制,找出了九矿新副井-420m水平巷道变形破坏的主要原因,制定了正确的支护对策,应用底角锚杆+高凸钢带+预应力锚网索耦合支护新技术,成功地解决了九矿-420m水平巷道的稳定性控制难题。3.通过对小井群和集约化吸水井两种泵房吸水井系统的理论分析与数值分析,确定了新副井-420m泵房吸水井系统的集约化设计指导思想。实践表明,集约化设计不仅取得了成功,还取得了明显的经济效益。4.通过对交叉点主支巷道夹角的巷道工程效应进行三维数值模拟分析,得出了在等截面交叉巷道施工中,应先施工主巷,再施工支巷,主支巷道夹角以90°为佳的结论,同时给出了“Y”型大断面的加固方法,为鹤煤九矿临界深度以下永久井巷的布局与支护提供新的指导思想。5.在试验巷道施工过程中,实施了信息化施工方法,加强质量控制,把F121断层的影响降至最小;根据变电所和泵房监测信息和水仓地质预测信息,对水仓小断面段的支护参数进行了优化。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外巷道支护技术发展现状
• 1.2.1 可缩性金属支架支护技术
• 1.2.2 锚杆支护技术
• 1.2.3 锚索加固技术
• 1.2.4 锚注支护技术
• 1.3 软岩巷道支护理论的研究现状
• 1.4 研究路线
• 2 工程地质条件
• 2.1 地层岩性
• 2.2 地质构造
• 2.3 地下水
• 2.4 地应力特征
• 2.5 岩体工程地质特征
• 2.6 本章小结
• 3 巷道变形破坏特征与支护对策
• 3.1 巷道变形破坏现象
• 3.1.1 新副井井底车场巷道破坏现象
• 3.1.2 -420m 水平巷道破坏现象
• 3.1.3 新副井井底车场车场巷道收敛变形
• 3.2 巷道变形破坏原因分析
• 3.2.1 巷道变形破坏特征
• 3.2.2 软化临界深度与支护难度指标
• 3.2.3 巷道变形破坏的原因
• 3.3 支护对策
• 3.3.1 变形力学机制
• 3.3.2 巷道支护对策
• 3.4 本章小结
• 4 支护设计技术研究
• 4.1 交叉点支护设计研究
• 4.1.1 交叉点变形破坏特点
• 4.1.2 交叉点卸载过程模拟
• 4.1.3 支巷和主巷的夹角对交叉点巷道位移的影响
• 4.1.4 井底车场交叉点支护技术
• 4.2 泵房吸水井系统支护设计研究
• 4.2.1 吸水小井群设计方案的问题
• 4.2.2 吸水小井群空间效应的模拟研究
• 4.2.3 软岩泵房吸水井集约化设计原理
• 4.2.4 九矿新副井-420m 泵房吸水井集约化设计
• 4.3 锚喷网索+高凸钢带+底角锚杆耦合支护机理
• 4.3.1 锚网索支护机理
• 4.3.2 高凸钢带作用机理
• 4.3.3 底角锚杆支护机理
• 4.4 支护设计
• 4.4.1 支护设计参数初步确定
• 4.4.2 支护设计数值模拟
• 4.4.3 支护材料及参数
• 4.4.4 施工过程设计
• 4.5 本章小结
• 5 信息化施工与支护效果分析
• 5.1 信息化施工与优化
• 5.2 支护效果分析
• 5.2.1 中央变电所支护效果
• 5.2.2 泵房支护效果
• 5.2.3 集约化吸水井支护效果
• 5.2.4 内外水仓支护效果
• 5.2.5 泵房通道支护效果
• 5.3 经济效益分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集
• 详细摘要