本文選題：特厚煤層　切入點(diǎn)：高預(yù)應(yīng)力錨固體　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：特厚煤層巷道圍巖強(qiáng)度低,巷道變形大,穩(wěn)定性差,支護(hù)難度大,因此合理確定該類巷道的支護(hù)參數(shù)和對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行研究至關(guān)重要。本論文研究課題以山西省自然科學(xué)基金“特厚煤層巷道高預(yù)應(yīng)力錨固體結(jié)構(gòu)特征及其穩(wěn)定性控制研究”和校企合作項(xiàng)目“興縣金地煤業(yè)巷道支護(hù)優(yōu)化研究”為背景,通過理論分析、數(shù)值模擬與工程實(shí)測(cè)分析相結(jié)合的方法,研究了特厚煤層巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖的穩(wěn)定性控制對(duì)策。主要研究結(jié)論如下:(1)特厚煤層巷道頂板圍巖強(qiáng)度低、裂隙發(fā)育,在頂板淺部及煤巖分界線下存在大量破碎帶,不穩(wěn)定煤體累計(jì)厚度達(dá)8m以上,懸吊點(diǎn)不明或不存在,對(duì)此類巷道的控制關(guān)鍵在于錨索的布局和其高預(yù)應(yīng)力承載特性的發(fā)揮。特厚煤層拱梁耦合支護(hù)結(jié)構(gòu)的形成,淺部組合梁結(jié)構(gòu)能在有效控制淺部變形同時(shí)促進(jìn)深部承載拱的形成,并有效提高承載拱的承載,深部的承載拱對(duì)淺部組合梁有減壓和減跨作用。二者相互配合、彼此適應(yīng),構(gòu)成完善的特厚煤層巷道高預(yù)應(yīng)力錨桿-索耦合支護(hù)系統(tǒng),使巷道穩(wěn)定性得以提升。(2)特厚煤層巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)影響因素分析表明,關(guān)鍵影響參數(shù)為錨桿-索預(yù)緊力和長(zhǎng)度。預(yù)緊力過小時(shí)無法在頂板上方形成穩(wěn)定的承載結(jié)構(gòu),過大時(shí),容易造成錨桿錨索失效或破壞,造成結(jié)構(gòu)失穩(wěn),合理的預(yù)緊力取值是錨桿60KN,錨索150KN,合理施加錨索預(yù)緊力可使錨桿組合梁的承載能力提高113.74%。合理增加錨桿錨索長(zhǎng)度有助于增大承載結(jié)構(gòu)范圍,但錨桿、索長(zhǎng)度過大則會(huì)使圍巖承載增加不明顯甚至下降,不利于發(fā)揮錨桿、索的主動(dòng)支護(hù)作用,合理的錨桿長(zhǎng)度為2.4m,錨索長(zhǎng)度為8m。(3)通過特厚煤層巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究得出:對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后組合梁、承載拱的作用范圍分別增大17.71%和10.27%,承載分別增加64.36%和46.86%,優(yōu)化方案可充分發(fā)揮錨桿、索的主動(dòng)承載作用,顯著提升支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載。通過對(duì)特厚煤層拱梁耦合支護(hù)巷道圍巖穩(wěn)定性分析得出:優(yōu)化方案對(duì)圍巖中水平、垂直應(yīng)力集中現(xiàn)象有明顯改善,高幫上下兩巷角剪切應(yīng)力集中程度分別降低10%和15%;巷道圍巖頂?shù)装逡平�、兩幫收斂量相�?duì)分別降低了42.1%和45.2%,圍巖塑性區(qū)大幅減小;錨桿錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力提升較為明顯,提升幅度為17.5%-47.7%。(4)對(duì)13205巷錨桿(索)工作載荷和位移等監(jiān)測(cè)顯示:支護(hù)過程中錨桿受力提升了31.3%,錨索提升12.6%,頂板離層最大48.5mm,兩幫移近量、頂板下層量最大分別為為48mm、61mm,由此表明特厚煤層巷道采用高預(yù)應(yīng)力錨桿-索耦合支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)巷道保持穩(wěn)定、圍巖變形得到有效控制。
[Abstract]:The surrounding rock strength of the roadway is low, the roadway deformation is large, the stability is poor, and the support is difficult. Therefore, it is very important to reasonably determine the supporting parameters and study the stability of this kind of roadway. The structural characteristics and Stability of High Prestressed Anchorage body of roadway in extra thick Coal seam of Shanxi Province Natural Science Foundation. The background of the control research is "the study of roadway support optimization in Xingxian Jindi coal industry" and the project of cooperation between school and enterprise. Through theoretical analysis, numerical simulation and practical engineering analysis, the stability control measures of roadway supporting structure and surrounding rock in extra thick coal seam are studied. The main conclusions are as follows: 1) the roof wall rock strength of extra thick coal seam roadway is low. There are a large number of fractured zones in the shallow roof and coal rock boundary, the cumulative thickness of unstable coal body is more than 8 m, and the suspension point is unknown or non-existent. The key to the control of this kind of roadway lies in the layout of anchor cable and the exertion of its high prestress bearing characteristics. The formation of the coupling support structure of arch and beam in thick coal seam, the shallow composite beam structure can effectively control the shallow deformation and promote the formation of deep bearing arch. The deep bearing arch can reduce the pressure and reduce the span of the shallow composite beam. They cooperate with each other and adapt to each other, and form a perfect high prestressed bolt-cable coupling support system in the roadway of super thick coal seam. The analysis of the influencing factors of roadway support structure in extra thick coal seam shows that the key parameters are bolt-cable preload force and length. If the pre-tightening force is too small, the stable bearing structure can not be formed above the roof. It is easy to cause the failure or failure of the anchor cable and the instability of the structure. The reasonable pretightening force is 60 KN of anchor rod and 150 KN of anchor cable. The reasonable pretightening force of anchor cable can increase the bearing capacity of composite beam by 113.74.The reasonable increase of the length of anchor cable is helpful to enlarge the bearing structure range, but the anchor rod, If the length of cable is too large, the bearing capacity of surrounding rock will not be increased obviously or even decreased, which will be unfavorable to play the role of anchor rod and active support of cable. The reasonable length of bolt is 2.4 m, and the length of anchor cable is 8m.m3) by studying the stability of roadway support structure in extra thick coal seam, it is concluded that the composite beam can be optimized after supporting parameters are optimized. The action range of bearing arch is increased by 17.71% and 10.27 respectively, and the bearing capacity is increased by 64.36% and 46.86 respectively. The optimized scheme can give full play to the active bearing action of anchor rod and cable. By analyzing the stability of roadway supported by arch and beam coupling support in thick coal seam, it is concluded that the optimization scheme can obviously improve the phenomenon of horizontal and vertical stress concentration in surrounding rock. The shear stress concentration degree of the upper and lower roadways is reduced by 10% and 15, and the convergence of the top and bottom plates of the roadway is reduced by 42.1% and 45.2, respectively, and the plastic zone of the surrounding rock is greatly reduced. The load-bearing capacity of bolting and cable supporting structure is more obvious. The range of lifting is 17.5- 47.7.) the monitoring of the working load and displacement of anchor rod (cable) in 13205 lane shows that: during the supporting process, the stress of anchor rod has been increased by 31.3 points, the bolting cable has been raised 12.6mm, the maximum roof layer has been 48.5 mm, and the two sides have moved closer. The maximum amount of roof and lower layer is 48mm or 61mm respectively, which indicates that the roadway is stable and the deformation of surrounding rock is effectively controlled when the roadway adopts high prestressed bolt-cable coupling support structure.
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD353

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本文編號(hào)：1594568