本文選題：急傾斜煤層　切入點：軟底結(jié)構(gòu)　出處：《遼寧工程技術(shù)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：巷道圍巖控制問題一直是影響煤礦安全高效生產(chǎn)的主要技術(shù)問題之一,尤其是深部高應(yīng)力環(huán)境下,煤礦軟巖巷道支護問題愈加嚴重。大安山井田褶曲構(gòu)造發(fā)育,地質(zhì)條件復(fù)雜,在急傾斜區(qū)域的煤層底板存在強度低、膨脹性強的泥質(zhì)砂巖層,給巷道支護帶來了極大的困難,因此,針對高應(yīng)力條件下急傾斜硬頂軟底的煤巖結(jié)構(gòu)特征,揭示其失穩(wěn)機理,建立科學(xué)有效的支護體系具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。論文主要對井田地應(yīng)力分布、(?)物理力學(xué)參數(shù)、底板軟巖礦物組成和膨脹性等特征進行了測試,確定了應(yīng)力場的分布規(guī)件 明確了底板軟巖的成分組成及其強膨脹性特征；通過相似材料模擬和數(shù)值模擬,得出了軟底急傾斜煤層巷道圍巖應(yīng)力場和位移場的演化規(guī)律,巷道圍巖最大底鼓量隨著應(yīng)力水平的增加呈指數(shù)關(guān)系增長,并隨著側(cè)壓系數(shù)的增加呈對數(shù)關(guān)系遞增；巷道圍巖幫部最大位移與應(yīng)力水平呈跳躍式遞增,隨著側(cè)壓系數(shù)的增大,呈對數(shù)關(guān)系遞增；最大水平應(yīng)力的集中程度隨著應(yīng)力水平和側(cè)壓系數(shù)的增加呈線性關(guān)系增長；對大安山煤礦急傾斜區(qū)域煤巖進行了蠕變實驗研究,選取能夠反映巖石粘彈塑性變形的cvisc模型反映軟巖的蠕變行為,利用MATLAB平臺,編寫了基于模式搜索和非線性最小二乘算法的參數(shù)辨識程序,確定了蠕變模型參數(shù),建立了蠕變參數(shù)與應(yīng)力水平和圍壓的動態(tài)模型,獲得了軟巖在不同應(yīng)力水平和圍壓條件下的蠕變演化規(guī)律；給出了基于FLAC3D數(shù)值平臺的cvisc蠕變差分格式,對急傾斜軟底煤層巷道蠕變控制效果進行了數(shù)值仿真,確定了巷道圍巖合理的支護阻力和最佳二次支護時機；針對大安山煤礦單斜2槽煤層賦存特征,揭示了高應(yīng)力條件下軟底急傾斜煤層巷道失穩(wěn)機理,建立了巷道圍巖控制技術(shù)體系。確定了以巷道圍巖整體控制、關(guān)鍵部位梁式補強為技術(shù)核心的初次支護方案,以控制軟巖結(jié)構(gòu)蠕變失穩(wěn)為核心的二次支護方案,并通過現(xiàn)場工業(yè)性實驗驗證了方案的合理性。
[Abstract]:Tunnel control problem has been one of the main technical problems of safety production in coal mines, especially in deep high stress environment, soft rock roadway in coal mine. The problem is more serious in Da'anshan mine fold development, complex geological conditions, the coal floor in steep area problems of low strength, expansion of clay strong rock sand, to the roadway has brought great difficulties, therefore, aiming at the high stress conditions of steep coal roof rock structure character of soft bottom, reveal the instability mechanism, established has important theoretical significance and practical application value of scientific and effective support system. This paper mainly the in-situ stress the distribution of (?) physical and Mechanical parameters of soft rock and mineral composition, floor expansion characteristics were tested to determine the distribution of stress field of the composition and strong floor soft rock expansive characteristic; through similar Simulation and numerical simulation of materials, the soft bottom of steep seam roadway surrounding rock stress field and displacement field evolution, the maximum amount of floor heave of roadway surrounding rock with exponentially increasing force levels, and with a logarithmic relationship between increasing lateral pressure coefficient; surrounding rock displacement and stress for the maximum level is jump increases, with the increase of lateral pressure coefficient, by logarithm relationship; degree of concentration of the maximum horizontal stress should be linearly increased with the stress level and the lateral pressure coefficient of Da'anshan coal mine; steep area coal rock creep experiments were carried out, which can reflect the selection of rock viscoelastic plastic deformation model of cvisc reflect the creep behavior of soft rock, using MATLAB platform, write the parameter identification program and pattern search based on nonlinear least squares algorithm, the parameters of the creep model, a creep. The number and dynamic model of stress and confining pressure, soft rock creep stress level and confining pressure under the condition of evolution in different; given the cvisc creep FLAC3D platform based on numerical difference scheme in steep coal seam roadway soft bottom creep control effect is studied by numerical simulation, to determine the reasonable roadway the support resistance and the best two supporting time; according to Da'anshan coal mine 2 coal seam groove monoclinic characteristics revealed under the condition of high stress soft bottom of roadway in steep coal seam instability mechanism, establish the technical system control of roadway surrounding rock roadway. To determine the overall control of key parts for reinforcing beam the core technology of the first support scheme to instability as the core of the two supporting scheme of soft rock creep control structure, and through the industrial test verified the rationality.

【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD353

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本文編號：1696924