發(fā)布時間：2023-02-25 21:10

　　隨著我國中東部煤炭資源逐步轉向深部開采,中東部煤礦面臨的礦山災害威脅越來越嚴重,且很多地區(qū)礦井并不是面臨單一災害威脅,趙固二礦就長期受到瓦斯突出、底板突水等災害影響。為了防止煤與瓦斯突出事故的發(fā)生,趙固二礦制定的區(qū)域瓦斯治理方法為施工底板巖巷穿層抽采上層煤瓦斯;而焦作礦區(qū)是公認的大水礦區(qū),趙固二礦作為焦作礦區(qū)的典型礦井也不例外,底抽巷在開掘后始終面臨著嚴峻的底板突水挑戰(zhàn);同時,底抽巷在掘進后就發(fā)生了頂板下沉、兩幫收斂、支護體失穩(wěn)等破壞現(xiàn)象,其圍巖穩(wěn)定性控制也成為了礦井安全生產(chǎn)的制約因素。因此在大埋深、下伏承壓含水層、采動應力影響下的趙固二礦底抽巷安全問題就成為了亟待解決的對象。因此,以深部承壓水上開掘的趙固二礦底抽巷工程為背景,采用現(xiàn)場調(diào)研、礦壓觀測、實驗室實驗等方法分析了底抽巷工程所面臨的具體問題;通過理論分析及數(shù)值模擬得出了底抽巷在水平應力為主導的構造應力場和下伏承壓含水層影響下的巷道圍巖破壞規(guī)律及其在特定條件下的“蝶形突水”機理;采用數(shù)值模擬手段得到了采動影響下的底板應力分布特征及其應力比值分布規(guī)律和雙向應力比值的演化規(guī)律;并以此為基礎,使用數(shù)值模擬分析研究了底抽巷處于工作面下方...

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 問題的提出
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 深部巷道圍巖應力分布特征研究現(xiàn)狀
        1.2.2 深部巷道圍巖變形破壞規(guī)律研究現(xiàn)狀
        1.2.3 深部巷道圍巖控制理論與技術研究現(xiàn)狀
        1.2.4 底板突水機理研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究內(nèi)容與研究方法
        1.3.1 主要研究內(nèi)容與研究方法
        1.3.2 技術路線
2 深部承壓水上底抽巷工程特征
    2.1 工程概況
    2.2 趙固地區(qū)地應力特征
    2.3 二₁煤層底板巖石力學測試
    2.4 二₁煤層巖體力學參數(shù)的確定
    2.5 底抽巷掘圍巖變形特征
        2.5.1 底抽巷圍巖變形規(guī)律監(jiān)測
        2.5.2 底抽巷圍巖鉆孔窺視
        2.5.3 底抽巷圍巖變形特征
    2.6 底抽巷防治水措施及突水危險性
    2.7 本章小結
3 承壓水上底抽巷圍巖破壞規(guī)律及“蝶形突水”機理
    3.1 深部承壓水上底抽巷圍巖應力場特征
        3.1.1 深部原巖應力場特征
        3.1.2 承壓水的作用原理
    3.2 水壓影響下巷道圍巖塑性區(qū)邊界方程
        3.2.1 承壓水上巷道圍巖應力狀態(tài)分析
        3.2.2 承壓水上巷道圍巖塑性邊界方程
    3.3 水壓影響下巷道塑性區(qū)特征
        3.3.1 巷道圍巖塑性區(qū)形態(tài)特征
        3.3.2 巷道圍巖塑性區(qū)形態(tài)判定
        3.3.3 巷道圍巖塑性區(qū)RPP曲線特征
        3.3.4 不同水壓對巷道圍巖塑性區(qū)的影響
    3.4 巷道“蝶形”突水機理
        3.4.1 底抽巷突水危險性分析
        3.4.2 底抽巷圍巖破壞數(shù)值模擬分析
        3.4.3 底抽巷“蝶形突水”機理
    3.5 本章小結
4 采動影響下底板應力及其比值分布規(guī)律
    4.1 采空區(qū)壓實力學機制
        4.1.1 工作面采動應力場特征
        4.1.2 采場覆巖擾動范圍
        4.1.3 采空區(qū)內(nèi)垮落巖體壓實特性
        4.1.4 采空區(qū)內(nèi)應力恢復的數(shù)值模擬方法
    4.2 工作面底板應力分布規(guī)律
        4.2.1 模擬方案的確定
        4.2.2 底抽巷縱向?qū)游坏倪x擇
        4.2.3 工作面回采后底板應力分布規(guī)律
        4.2.4 底板雙向應力比值分布規(guī)律
        4.2.5 底板下方不同深度雙向應力比值規(guī)律
    4.3 雙向應力比值演化及最差比值分布規(guī)律
    4.4 本章小結
5 采動影響下底抽巷圍巖破壞規(guī)律及合理位置
    5.1 煤柱寬度的選擇
    5.2 采動影響下底抽巷圍巖破壞規(guī)律
        5.2.1 數(shù)值模擬方案的確定
        5.2.2 單一工作面采動影響下底抽巷圍巖破壞規(guī)律
        5.2.3 兩工作面采動影響下底抽巷圍巖破壞規(guī)律
    5.3 采動影響下底板突水危險性分析
    5.4 底抽巷合理位置選擇
        5.4.1 應力環(huán)境對底抽巷位置選擇的影響
        5.4.2 影響底抽巷位置選擇的其它因素
    5.5 本章小結
6 底抽巷支護方案優(yōu)化及工程建議
    6.1 趙固二礦底抽巷支護方案優(yōu)化
        6.1.1 深部條件下支護阻力對巷道圍巖塑性區(qū)的影響
        6.1.2 深部條件下底抽巷圍巖控制思路
        6.1.3 底抽巷優(yōu)化支護方案
    6.2 底抽巷支護效果
        6.2.1 深基點位移監(jiān)測
        6.2.2 巷道表面位移觀測
        6.2.3 底抽巷支護原則
    6.3 底抽巷工程建議
    6.4 本章小結
7 結論與展望
    7.1 主要結論
    7.2 主要創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3749203