針對目前實際工程中存在復合頂板變形控制較難的問題,對復合頂板的力學狀態(tài)進行了分析,從而進一步提出了復合頂板巷道的支護理論。研究將復合頂板簡化為兩端固支的巖梁模型,采用彈性力學和材料力學等力學方法求解了均質巖梁僅在垂直荷載作用下,巖梁內(nèi)部的應力分布情況和變形情況。結果表明巖梁內(nèi)部的應力與其跨度和厚度有較大的關系,且改變巖梁的厚度可以更加有效的提高巖梁的承載能力。而對于多層復合頂板將其認為是多個均質梁的疊加,各層變形協(xié)調(diào)一致且各層所受荷載之和等于復合頂板承受的總荷載,通過理論求導得出了復合頂板各巖層應力的計算公式,表明各巖層在垂直荷載作用下所產(chǎn)生的應力與其彈性模量和厚度有較大的關系。然后求解了均質巖梁在同時承受垂直和水平荷載作用下其內(nèi)部應力的情況。通過對復合頂板的受力狀態(tài)進行分析給出了復合頂板巷道圍巖進行控制應注意的五個方面,并建立形成了高位以自穩(wěn)隱形拱為拱,低位以錨桿支護為組合梁的“拱—梁”支護結構。以均質地層的自穩(wěn)隱形拱理論為基礎求解了復合頂板巷道的自穩(wěn)隱形拱方程,分析了錨桿和錨索在整個支護系統(tǒng)的作用。根據(jù)上述提出的“拱—梁”支護結構給出了復合頂板巷道支護參數(shù)計算公式。為了驗證“拱—梁... 

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外關于復合頂板的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 復合頂板變形規(guī)律的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 復合頂板控制技術的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容和技術路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術路線
2 煤巷復合頂板的變形破壞分析
    2.1 煤巷復合頂板的特征
    2.2 復合頂板巷道圍巖破壞類型
        2.2.1 撓曲離層破壞
        2.2.2 剪切破壞
        2.2.3 拉斷破壞
        2.2.4 擠壓流動破壞
    2.3 巷道復合頂板的離層分析
        2.3.1 復合頂板層間彎曲離層條件
        2.3.2 復合頂板層間剪切錯動變形條件
    2.4 煤巷復合頂板無支護下力學狀態(tài)分析
        2.4.1 煤巷復合頂板在垂直荷載作用下的力學狀態(tài)分析
        2.4.2 煤巷復合頂板在水平荷載和垂直荷載共同作用下的力學狀態(tài)分析
    2.5 本章小結
3 巷道圍巖控制研究
    3.1 復合頂板巷道圍巖穩(wěn)定性控制原則
    3.2 巷道支護結構建立
        3.2.1 各種支護結構的作用
        3.2.2 巷道支護結構的建立
    3.3 巷道支護結構力學分析
        3.3.1 巷道支護結構力學模型的建立
        3.3.2 巷道支護結構的力學分析
    3.4 巷道支護參數(shù)設計
        3.4.1 巷道頂板錨索長度的確定
        3.4.2 巷道頂板錨索間排距的確定
        3.4.3 巷道頂板錨桿長度的確定
        3.4.4 巷道頂板錨桿間排距的確定
        3.4.5 巷道幫部錨桿長度的確定
    3.5 本章小結
4 復合頂板支護效果數(shù)值模擬研究
    4.1 數(shù)值模擬模型建立
    4.2 無支護下數(shù)值模擬結果分析
    4.3 頂幫錨桿支護下數(shù)值模擬結果分析
    4.4 錨索—錨桿支護下數(shù)值模擬結果分析
    4.5 三種支護方案效果對比
    4.6 本章小結
5 工程應用研究
    5.1 工程概況
    5.2 巷道支護參數(shù)的計算
        5.2.1 巷道頂板自穩(wěn)隱形拱方程計算
        5.2.2 巷道頂板錨索參數(shù)計算
        5.2.3 巷道頂板錨桿參數(shù)計算
        5.2.4 巷道幫部錨桿參數(shù)計算
    5.3 工程監(jiān)測與穩(wěn)定性評價
        5.3.1 監(jiān)測目的及意義
        5.3.2 本次主要監(jiān)測項目
        5.3.3 測站布置
        5.3.4 巷道穩(wěn)定性分析
    5.4 本章小結
6 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]煤礦頂板事故的事故樹分析研究[J]. 溫有權.  煤礦現(xiàn)代化. 2018(03)
[2]厚泥巖復合頂板煤巷圍巖控制技術研究[J]. 張俊文,袁瑞甫,李玉琳.  巖石力學與工程學報. 2017(01)
[3]深部煤巷復合頂板沖擊失穩(wěn)機制及聯(lián)控原理[J]. 劉亞明,高明仕,劉永紅,權修才.  煤礦安全. 2016(06)
[4]復合頂板巷道組合三鉸拱斷裂形成的力學機理[J]. 王俊,寧建國,錢坤,孫赑,凌英才.  煤礦安全. 2014(12)
[5]巷道復合頂板層間離層穩(wěn)定性量化判據(jù)選擇[J]. 吳德義,申法建.  巖石力學與工程學報. 2014(10)
[6]特厚松軟復合頂板巷道拱–梁耦合支護結構的構建及應用研究[J]. 蘇學貴,宋選民,李浩春,原鴻鵠,李本奎.  巖石力學與工程學報. 2014(09)
[7]高應力軟巖巷道變形與破壞機制及返修控制技術[J]. 余偉健,王衛(wèi)軍,黃文忠,吳海.  煤炭學報. 2014(04)
[8]高位復合頂板巷道錨桿錨索耦合支護研究[J]. 蘇學貴,李浩春,李彥斌,楊永康.  太原理工大學學報. 2012(05)
[9]深井煤巷厚層復合頂板整體變形機制及控制[J]. 余偉健,王衛(wèi)軍,張農(nóng),黃文忠,文國華,吳海,羅立強.  中國礦業(yè)大學學報. 2012(05)
[10]深井復合頂板煤巷變形機理及控制對策[J]. 余偉健,王衛(wèi)軍,文國華,張農(nóng),吳海,張永青.  巖土工程學報. 2012(08)

博士論文
[1]特厚復合頂板巷道支護結構與圍巖穩(wěn)定的耦合控制研究[D]. 蘇學貴.太原理工大學 2013
[2]薄層狀巨厚復合頂板回采巷道錨桿錨索支護理論及應用研究[D]. 郜進海.太原理工大學 2005

碩士論文
[1]特厚復合頂板失穩(wěn)機理及其控制研究[D]. 曹俊才.貴州大學 2017
[2]煤巷層狀軟巖頂板破壞規(guī)律及支護研究[D]. 劉生龍.西安科技大學 2005



本文編號：3699286