【摘要】：本文結(jié)合實(shí)際工程地質(zhì)條件及大量現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料,確定了制約葫蘆素礦煤巷掘進(jìn)速度的關(guān)鍵因素,采用理論分析、數(shù)值模擬及工業(yè)性試驗(yàn)相結(jié)合的方法分析了巷幫劈理發(fā)育的機(jī)理,進(jìn)而研究了頂板支護(hù)材料性能、初始預(yù)緊力和支護(hù)滯后時(shí)間對(duì)巷幫變形的影響,在此基礎(chǔ)上提出了控制巷道劈裂片幫的方法,并成功進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)。得出的主要結(jié)論如下:(1)影響葫蘆素礦煤巷掘進(jìn)速度的關(guān)鍵因素為:巷幫劈裂片幫嚴(yán)重導(dǎo)致巷幫中部一根錨桿施工時(shí)間為其余錨桿的4倍,嚴(yán)重制約了巷道的掘進(jìn)速度。(2)巷幫煤巖體變形可分成4個(gè)階段,分別為裂隙的形成、裂隙的擴(kuò)展、裂隙的貫通、再穩(wěn)定階段,通過(guò)構(gòu)建巷幫劈裂板結(jié)構(gòu)力學(xué)模型,得到了巷道失穩(wěn)片幫時(shí)板結(jié)構(gòu)的臨界載荷,巷幫板結(jié)構(gòu)失穩(wěn)臨界載荷與板結(jié)構(gòu)高度a及自身剛度D相關(guān),板結(jié)構(gòu)高度越高、剛度越低,越容易失穩(wěn)。(3)頂板支護(hù)強(qiáng)度與片幫關(guān)系數(shù)值模擬表明:巷道兩幫肩角部位受偏心壓力作用,增加頂板支護(hù)材料性能和支護(hù)預(yù)緊力可以有效的增大頂板的彈性模量,進(jìn)而減小頂板撓度,降低巷幫偏心加載的程度,降低巷幫支承壓力的峰值,同時(shí)使應(yīng)力峰值向煤壁深處轉(zhuǎn)移,改善兩幫應(yīng)力環(huán)境。(4)支護(hù)時(shí)效性與片幫關(guān)系數(shù)值模擬表明:及時(shí)支護(hù)對(duì)圍巖控制效果最好,滯后4h支護(hù)圍巖控制效果變差,尤其是巷幫變形較大,滯后8h支護(hù)圍巖控制效果最差,幫部變形尤其明顯;滯后支護(hù)時(shí)間對(duì)巷道的頂板和底板影響程度大于兩幫;掘巷初期,巷道塑性區(qū)增加速度較慢,支護(hù)滯后時(shí)間越長(zhǎng),巷道進(jìn)入頂-幫變形的惡性循環(huán)越嚴(yán)重,巷道變形速度越快;隨著滯后支護(hù)時(shí)間的增加,圍巖水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力峰值逐漸增大,且垂直應(yīng)力峰值不斷向圍巖深部轉(zhuǎn)移。(5)在葫蘆素礦M工作面回風(fēng)巷成功進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn),現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)表明采用改進(jìn)后的支護(hù)方案巷道變形情況有了明顯的改善,巷道平均片幫深度為97 mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原始支護(hù)300-400 mm的片幫深度,頂板下沉量最大值僅為22 mm,小于原支護(hù)方案61 mm的下沉量,表明增加頂板支護(hù)強(qiáng)度、增大頂板預(yù)緊力可以有效地控制巷幫變形;由于地質(zhì)條件變化,M工作面回風(fēng)巷頂板割巖1m導(dǎo)致平均割煤時(shí)間接近原有割煤時(shí)間一倍,如果割煤時(shí)間按原時(shí)間計(jì)算,則換算后的掘進(jìn)速度為640m/月,巷道掘進(jìn)速度提升了30%,可以明確,采用新型支護(hù)方案,能顯著提高煤巷的施工速度。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD263.56;TD353

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2245583