本文關鍵詞：極破碎大變形煤巖體巷道變形機理及支護研究

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【摘要】：目前,復雜條件下的軟巖巷道穩(wěn)定性控制已成為當今地下巷道工程中最為復雜的難題,嚴重制約著礦井開采的高產、高效、低耗及安全生產水平,阻礙著礦井開采的健康可持續(xù)發(fā)展。在我國煤礦的地下開采過程中,存在大量的軟巖巷道,其圍巖賦存的地質條件較為復雜,特別是極破碎軟弱煤巖體巷道,其圍巖巖性結構、水理特性及應力分布環(huán)境等復雜多變,導致該類巷道破壞機制存在多樣性,且以往針對于煤巖體巷道的圍巖破壞機理與支護控制理論研究的條件和側重點都不盡相同。因此,針對特定地質條件下的極破碎大變形煤巖體巷道進行圍巖變形破壞力學機理及其支護技術進行研究,對維護該類巷道的圍巖穩(wěn)定性控制具有重要的理論意義和現場實用價值。論文以貴州木孔煤礦11301綜采工作面運輸順槽為工程背景,以國家自然科學基金項目(51574122)為依托,根據其圍巖賦存特點,系統地分析得出了圍巖變形破壞特征及其力學失穩(wěn)機理,采用現場調查、實驗室試驗、理論分析、數值模擬以及現場工程試驗相結合的研究方法開展研究,提出了能有效維護該類巷道穩(wěn)定的控制性對策及最優(yōu)支護方案。對此,本文主要在以下方面進行了研究:(1)通過現場調查和實測,調取了礦井地質資料、11301綜采工作面運輸順槽圍巖巖層柱狀圖及其斷面支護形式及參數,跟蹤調查了原支護斷面的巷道圍巖變形破壞特點、支護結構破壞情況及現場探測巷道圍巖內部裂隙發(fā)育狀況,總結得出巷道圍巖的破壞特征和圍巖體破碎情況。(2)針對11301綜采工作面運輸順槽圍巖體進行了X衍射試驗、點載荷強度試驗和巖石崩解性試驗等一系列基礎性實驗,分別探明了圍巖內部結構裂隙發(fā)育情況、圍巖礦物成份、圍巖體力學強度和水理特性,為巷道支護方案的確定奠定了理論基礎。(3)通過綜合分析影響巷道圍巖變形破壞的各個因素,建立了頂板、兩幫力學失穩(wěn)模型,并結合底板嚴重的底臌現象,得出了原支護結構下巷道圍巖力學失穩(wěn)機理、圍巖失穩(wěn)判定條件及底板底鼓量估算表達式。(4)基于破碎極不穩(wěn)定巷道圍巖的控制對策和“疊加壓縮拱”理論,提出了以“長、短錨索”為主體的聯合支護方案,運用正交試驗法通過FLAC 3D數值計算得出不同組合情況的支護效果,并有針對性地分析對比在最差支護方案和最優(yōu)支護方案條件下巷道圍巖變形收斂量、位移變化情況及圍巖應力分布情況等,并最終得出結論。(5)根據試驗巷道11202風巷的實際情況,利用數值優(yōu)化確定的最佳支護方案情況,得出了該巷道的斷面支護方案及支護參數,并對支護斷面進行了為期6個月的巷道圍巖表面收斂及錨索的受力情況監(jiān)測,根據監(jiān)測數據結果,驗證并評價其支護效果。
【關鍵詞】：煤巖體 運輸順槽 變形機理 聯合支護方案 數值模擬
【學位授予單位】：湖南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD353
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 課題的提出及研究目的和意義12-14
• 1.1.1 課題來源12
• 1.1.2 課題背景12-13
• 1.1.3 研究目的和意義13-14
• 1.2 國內外研究現狀與進展14-17
• 1.2.1 軟巖巷道支護理論研究現狀與進展14-16
• 1.2.2 國內外軟巖工程支護技術研究進展與現狀16-17
• 1.3 現行軟巖巷道支護存在的問題17-18
• 1.4 研究方法18-19
• 1.5 研究內容及技術路線19-22
• 第二章 極破碎大變形煤巖體巷道圍巖變形破壞特征分析22-32
• 2.1 礦井概況22-24
• 2.2 巷道概況24-27
• 2.2.1 11301綜采工作面運輸順槽工程地質條件24-25
• 2.2.2 巷道斷面及原支護設計25-27
• 2.3 巷道變形破壞情況27-30
• 2.3.1 巷道圍巖變形破壞情況27-28
• 2.3.2 巷道圍巖的支護結構失效情況28
• 2.3.3 巷道圍巖的內部裂隙發(fā)育情況28-30
• 2.4 本章小結30-32
• 第三章 極破碎大變形煤巖體巷道圍巖力學性質分析32-42
• 3.1 巷道圍巖巖性物相分析32-33
• 3.2 點載荷強度指數測定33-39
• 3.2.1 ZN-Ⅳ型點載荷儀34
• 3.2.2 試驗步驟34-35
• 3.2.3 數據計算35-39
• 3.3 巖石崩解性試驗39-41
• 3.3.1 試驗方法39-41
• 3.3.2 試驗結果分析41
• 3.4 本章小結41-42
• 第四章 極破碎大變形煤巖體巷道圍巖失穩(wěn)與破壞機理分析42-54
• 4.1 圍巖變形破壞的影響因素分析42-45
• 4.1.1 地質因素的影響42-44
• 4.1.2 非地質因素的影響44-45
• 4.2 巷道失穩(wěn)破壞機理45-50
• 4.2.1 巷道頂板失穩(wěn)力學機理45-48
• 4.2.2 兩幫失穩(wěn)力學機理48-50
• 4.3 巷道底臌機理50-53
• 4.4 本章小結53-54
• 第五章 極破碎大變形煤巖體巷道圍巖穩(wěn)定性控制及支護參數優(yōu)化54-68
• 5.1 破碎極不穩(wěn)定巷道圍巖穩(wěn)定性控制54-57
• 5.1.1 穩(wěn)定性控制對策54-55
• 5.1.2 穩(wěn)定性控制支護技術及支護原理55-57
• 5.2 基于正交試驗的支護參數優(yōu)化57-65
• 5.2.1 正交試驗設計57-58
• 5.2.2 數值計算分析58-65
• 5.3 本章小結65-68
• 第六章 工程試驗及支護效果分析68-74
• 6.1 試驗巷道工程概況及支護參數68-70
• 6.2 現場施工與支護效果70-72
• 6.2.1 施工工藝70
• 6.2.2 變形結果分析70-72
• 6.3 本章小結72-74
• 第七章 主要結論與展望74-78
• 7.1 主要結論74-75
• 7.2 展望75-78
• 參考文獻78-82
• 致謝82-84
• 附錄84

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：893721