【摘要】：隨著我國煤炭資源從淺部逐步向深部開采,深部巷道圍巖支護(hù)問題就成為現(xiàn)在煤礦開采的最為棘手的問題之一。理論和工程實(shí)踐表明,深井開采巷道底板極易發(fā)生破壞,尤其是在復(fù)合結(jié)構(gòu)煤層中,由巖體-煤體-巖體組成的“強(qiáng)弱強(qiáng)”結(jié)構(gòu)的復(fù)合底板破壞更為嚴(yán)重。在深部開采的復(fù)雜情況下,復(fù)合底板的煤層就成為了巷道底板穩(wěn)定的缺口,如果不加以治理和控制,巷道底板煤層的破壞會促使其上方夾矸的破壞,從而造成巷道底板破壞。本文以礦壓理論、彈塑性力學(xué)理論以及土力學(xué)中滑移線場理論等為基礎(chǔ),通過對底板夾矸和底板煤層進(jìn)行力學(xué)分析,研究了底板夾矸和底板煤體的破壞模式,明確了復(fù)合底板破壞特征可分為兩個階段。第一階段是底板夾矸在水平應(yīng)力作用下,發(fā)生壓桿屈曲失穩(wěn),此時水平應(yīng)力是底板破壞的關(guān)鍵,若水平應(yīng)力超過夾矸破壞的最小軸向力,則夾矸破壞。第二階段是當(dāng)夾矸發(fā)生屈曲失穩(wěn)以后,與下覆煤層形成自由空間,底板破碎煤體在高支承壓力以及上覆高載荷作用下,將沿煤體原生節(jié)理以及新生裂隙發(fā)生滑移,使煤體往自由空間中擠壓,對底板夾矸產(chǎn)生擠脹作用,促使夾矸破壞。此時對底板破壞起到關(guān)鍵作用的是垂直應(yīng)力,而水平應(yīng)力不再是底板破壞的最主要因素。還推導(dǎo)出底板夾矸在水平應(yīng)力作用下破斷的判別準(zhǔn)則,和底板煤層的最大承載力表達(dá)式。并結(jié)合數(shù)值模擬分析了復(fù)合底板破壞的主要影響因素,認(rèn)為采深越大,側(cè)壓系數(shù)越大,支承壓力越大、底板煤層厚度越大,底板夾矸越薄,對復(fù)合底板穩(wěn)定性越不利。通過對復(fù)合底板破壞特征以及影響因素的分析,研究了巷道兩幫大直徑鉆孔卸壓、斷底爆破、底板錨桿支護(hù)、底角阻隔槽阻滑技術(shù),并以大安山10槽上煤層回采巷道為原型,通過利用FLAC3D5.0和UDEC4.0模擬軟件,模擬了復(fù)合底板不同方案的控制效果。提出了當(dāng)夾矸厚度小于1m時,對底板進(jìn)行斷底,并在巷道底角挖阻隔槽,切斷底板煤層滑移路徑;當(dāng)夾矸厚度在1m-1.5m時,在底板施加角錨桿,阻止底板煤層主動受力區(qū)沿裂隙滑移,在巷道中部施加錨桿加固夾矸,控制底板煤層被動滑移區(qū)。最后以大安山軸10槽上煤層西一面回采巷道為工程實(shí)例,分別采用以上兩種支護(hù)方案,并進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測,監(jiān)測結(jié)果表明,采用兩幫大直徑鉆孔卸壓、斷底爆破、巷道底角阻隔槽、底角錨桿阻滑方案、以及夾矸錨桿加固措施能夠有效的控制復(fù)合底板的破壞。
【圖文】：

一，高應(yīng)力對底板煤體的影響，一方面對底板進(jìn)行斷底卸壓，減小底板較厚巖體形逡逑成的高水平應(yīng)力，以及利用大鉆孔切斷底板煤體滑移路徑，減小底板煤層移動。逡逑（４）復(fù)合底板支護(hù)技術(shù)。逡逑根據(jù)底板破壞特點(diǎn)，在巷道底板夾矸厚度大于ｌｍ的地段，一方面采用底逡逑板角錨桿阻隔底板煤層發(fā)生滑移，一方面在巷道中部施加錨桿增加底板夾矸的逡逑穩(wěn)定性，防止底板夾矸破壞沖入巷道。逡逑（５）復(fù)合底板破壞控制實(shí)踐研宄。逡逑根據(jù)研究的復(fù)合底板破壞特征、圍壓卸壓技術(shù)和支護(hù)措施，在復(fù)合底板破逡逑壞較為嚴(yán)重的大安山煤礦進(jìn)行實(shí)踐，分析了大安山底板煤巖體的沖擊傾向性，逡逑并試驗(yàn)了巷道兩幫大直徑鉆孔卸壓、底板斷底爆破、底角鉆孔切割滑移路徑的逡逑效果，以及采用錨桿加固底板夾矸的支護(hù)措施的實(shí)施效果。逡逑１．３．２課題研究的主要技術(shù)路線逡逑Ｉ研宄對象丨煤巷復(fù)合底板破壞征及防治技術(shù)研究｜逡逑

巷道頂板和底板煤巖體中［３６］。所以底板水平應(yīng)力對底板夾矸破壞的發(fā)生起著決逡逑定性因素，本模型將巷道底板夾矸簡化為梁結(jié)構(gòu)，建立水平應(yīng)力對底板破壞的逡逑力學(xué)模型，在巷道底板取厚度為Ａ的單元體，剖面圖如圖２．１所示。逡逑，，一丁、、、逡逑ｆ逡逑？邐？逡逑ａ逡逑圖２．１底板梁結(jié)構(gòu)簡化模型逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｆｌｏｏｒ邋ｂｅａｍ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑根據(jù)彈性力學(xué)理論，彎矩的計(jì)算公式Ｍ邐得出撓度的微分方程為［３４：逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD353;TD322.1

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本文編號：2616232