【摘要】：目前,煤炭資源已經(jīng)進(jìn)入深部開采階段,不同于淺部開采的境況,深部煤炭開采由于地應(yīng)力劇烈增加,地質(zhì)條件復(fù)雜等原因,造成頂板事故頻繁發(fā)生。口孜東礦11-2煤采區(qū)行人上山埋深950米,巷道上方巖層由于地質(zhì)沉積的原因,存在著許多層狀軟巖,屬于典型的復(fù)合頂板巷道。該深井礦壓顯現(xiàn)劇烈,為有效控制11煤巷道圍巖穩(wěn)定,提高支護(hù)效果。需要對(duì)11煤頂板巖體結(jié)構(gòu)及巖性進(jìn)行分析及研究,確定11煤層巷道頂板破壞分布與發(fā)展的規(guī)律、可能發(fā)生離層的位置以及離層值。本文通過對(duì)巷道頂板不同位置鉆孔取芯得到不同巖石的實(shí)驗(yàn)室力學(xué)參數(shù),將巷道置于不同頂板位置如煤、泥巖、砂巖中,分別建立ANSYS有限元數(shù)值模型進(jìn)行計(jì)算分析。通過結(jié)構(gòu)面之間相鄰點(diǎn)位移差確定離層值以及結(jié)構(gòu)面法向拉應(yīng)力數(shù)值,來確定頂板離層的變化以及巷道結(jié)構(gòu)面拉應(yīng)力分布范圍。通過改變不同條件,如支護(hù)反力、頂板巖性、兩幫巖性、巷道形狀等對(duì)巷道頂板離層規(guī)律以及關(guān)鍵層位置進(jìn)行了模擬分析,得出了頂板離層規(guī)律及分離的原因。最后利用鉆孔攝像法對(duì)巷道不同位置鉆孔得到的視頻觀測(cè)圖像,對(duì)巖層結(jié)構(gòu)面的破碎情況進(jìn)行分析,驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的可行性。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果本文得到了以下結(jié)論:(1)巷道不論置于煤層中還是煤層頂板,結(jié)構(gòu)面關(guān)鍵層均出現(xiàn)不同程度的離層,結(jié)構(gòu)面法向拉應(yīng)力在數(shù)值變化上以應(yīng)力拱形式出現(xiàn),在錨桿索支護(hù)情況下,拉應(yīng)力范圍都比較寬,頂板有進(jìn)一步分離的趨勢(shì);(2)不同條件數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,法向拉應(yīng)力分布規(guī)律基本相同,結(jié)構(gòu)面最大拉應(yīng)力范圍是與巷道寬度的0.55~0.8倍;(3)巷道錨桿索支護(hù)參數(shù)影響關(guān)鍵層位置及關(guān)鍵層層間離層穩(wěn)定性,錨桿索預(yù)緊力對(duì)層間離層影響最為顯著;(4)頂板巖層組成影響關(guān)鍵層位置及不穩(wěn)定發(fā)展趨勢(shì),頂板關(guān)鍵層主要由巖層距巷道頂板高度、巖層厚度及巖層力學(xué)性質(zhì)確定;(5)復(fù)合頂板中軟弱夾層雖然距離巷道較遠(yuǎn),但是穩(wěn)定性差,易產(chǎn)生分離,是頂板中最薄弱的部位,要加強(qiáng)支護(hù);(6)頂板結(jié)構(gòu)面層間離層不穩(wěn)定產(chǎn)生、發(fā)展主要是從關(guān)鍵層開始的,合理支護(hù)(主要錨桿索支護(hù))應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵層支護(hù),保持關(guān)鍵層穩(wěn)定;(7)深部巷道頂板關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)面分離主要由結(jié)構(gòu)面中部法向拉應(yīng)力引起的,應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)面和軟弱夾層中部支護(hù),保持層間離層穩(wěn)定。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD327.2;TD353

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2463345