【摘要】：在井工開采過程中,斷層構造區(qū)域內回采巷道的圍巖控制問題是煤炭安全開采面臨的安全問題之一。在斷層構造應力的影響下,巷道圍巖的力學狀態(tài)差異較大,巷道圍巖體的的礦壓顯現(xiàn)復雜嚴重,嚴重制約著礦山的安全高效開采。本文以晟聚礦28101工作面副巷為研究對象,通過現(xiàn)場調研、理論分析、數(shù)值模擬分析、工業(yè)試驗等研究手段,探究在斷層構造區(qū)域內回采巷道受力變形特征及圍巖破壞機理,并提出圍巖控制對策。本文所取得的研究成果如下:(1)通過現(xiàn)場調研分析和數(shù)值模擬分析對斷層構造應力下巷道圍巖變形破壞特征進行研究,分析得出,當巷道掘進至斷層構造區(qū)域時,巷道圍巖應力環(huán)境變化劇烈,巷道礦壓顯現(xiàn)嚴重,斷層前后的圍巖應力環(huán)境呈現(xiàn)明顯差異性,進而導致巷道圍巖變形量在斷層附近發(fā)生“突變”,即巷道兩幫圍巖在斷層前后出現(xiàn)變形量峰值,呈現(xiàn)“雙峰”特點;(2)通過運用礦山巖體力學、彈塑性力學理論對斷層構造的結構受力狀態(tài)及斷層構造條件下巷道頂板圍巖的破壞特征進行力學解析,并揭示斷層構造區(qū)域內巷道圍巖破壞機理及失穩(wěn)影響因素。分析得出,斷層形成過程中,水平主應力發(fā)生變化造成巖體滑動,滑動停止后,斷層穩(wěn)定并形成新的應力狀態(tài),此時斷層構造附近形成典型的非均勻應力場,巷道圍巖在斷層構造影響下破碎不連續(xù),而巷道圍巖塑性區(qū)破壞范圍與斷層傾角、巷道埋深、巷道尺寸等呈正比例關系,而與巖層內聚力、內摩擦角、支護阻力等呈反比例關系,在此基礎上通過理論分析確定斷層構造區(qū)域巷道失穩(wěn)隱患影響范圍,即斷層構造區(qū)域內重點加強支護范圍;(3)在以上研究基礎之上,針對斷層構造區(qū)域內非均勻應力場受力破壞特征,提出了錨桿+菱形金屬網+錨索主動支護結構并配合單體液壓支柱、∏型鋼梁的聯(lián)合支護措施;(4)通過工業(yè)試驗反饋支護效果表明,巷道圍巖頂板穩(wěn)定性顯著增強,巷道圍巖的變形較為均衡,圍巖變形量控制在260mm左右,達到了巷道圍巖控制的預期要求。
【學位授予單位】：內蒙古科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD353
【圖文】：

落柱邊界預計延伸到停采線內 10m 左右。28101 工作面停采線附近溝谷為季節(jié)性溝谷雨季有短暫流水通過、無低洼積水，蓋山厚度 148～242m，平均 195m，導水裂隙高度約 49.1m，不會導通地表水，但回采后易形成地表塌陷裂縫，加強觀測及時治理后，揭露地表水的可能較小對回采影響較小；8 號煤頂板直接含水層為 L1、K2 灰?guī)r，據(jù)井田勘探報告太原組富水性若為弱含水層，在掘進期間頂板有淋水現(xiàn)象，隨上側高處 28105 回采阻斷了太原組水的聯(lián)系，預計 28101 頂板水較小、對生產有一定影響，預計最大涌水量30m3/h。本區(qū)奧灰水位標高 812.95m，28105 工作面最低開采標高在 846m，不帶壓。2.1.4 巷道布置和工作面基本參數(shù)工作面由 28101 正巷、28101 副巷、切眼構成，均沿 8 號煤層頂板布置，兩順槽平行布置。工作面采用 ZZ5200/19.5/42 型支撐掩護式液壓支架支護頂板，采空區(qū)頂板采用全部垮落法管理。工作面布置如圖 2.1，表 2.3 所示。

析回采工作面過多斷層構造區(qū)域時巷道圍巖的受力破壞特征。模型長 150m，寬64m，高64m，計算時限制水平和底面移動，采用大變形應變進行精細化模擬，數(shù)值模擬模型如圖2.2 所示，巷道位置如圖2.3 所示。圖2.2 多斷層數(shù)值模型圖圖 2.3 巷道模型位置圖本次模擬對巷道進行一次開挖，以此來分析巷道通過多斷層時在構造應力和工程

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 陳云凡;;斷層構造帶高應力軟巖巷道支護技術[J];煤;2016年11期

2 李強;;登封太后廟斷層構造巖帶的研究[J];河南地質;1987年01期

3 劉尊剛;甄紅梅;;斷層構造帶下支護技術的研究與應用[J];山東煤炭科技;2010年06期

4 劉亞鵬;張建強;;斷層構造地帶巷道圍巖變形破壞機理[J];煤炭技術;2016年10期

5 王杰;;探地雷達在斷層構造探測中的應用[J];內蒙古煤炭經濟;2018年11期

6 張振南;包蘇東;張金寶;武建領;;綜采工作面快速過斷層構造帶的方法和措施[J];中外企業(yè)家;2019年09期

7 孟艷慧;;新河井田斷層構造特征及對生產的影響[J];山東煤炭科技;2017年07期

8 王其洲;謝文兵;荊升國;郝光生;;斷層構造帶高應力軟巖巷道支護技術[J];煤礦安全;2012年03期

9 張平松;魯海峰;韓必武;孫斌楊;李圣林;;采動條件下斷層構造的變形特征實測與分析[J];采礦與安全工程學報;2019年02期

10 楊保華;淺談斷層構造在煤礦生產中的利用[J];山西焦煤科技;2005年S1期

相關會議論文 前3條

1 胡學夫;潘二;;數(shù)學分析方法在煤礦采掘工作面斷層構造預測中的應用[A];《建井技術》2014年增刊[C];2014年

2 張賽;劉遠龍;周武兵;;巖巷掘進過復雜含煤斷層構造帶防突技術應用[A];川、渝、滇、黔、桂煤炭學會2012年度學術年會（重慶部分）論文集[C];2012年

3 魏思源;劉忠保;王璽童;;正斷層構造對沖積扇沉積過程與沉積構型的控制作用:水槽沉積模擬實驗研究[A];第十五屆全國古地理學及沉積學學術會議摘要集[C];2018年

相關碩士學位論文 前6條

1 徐仁;晟聚礦復雜斷層構造區(qū)域內回采巷道支護技術研究[D];內蒙古科技大學;2019年

2 王軒;淮南朱集礦F22斷層構造區(qū)應力模擬分析[D];安徽理工大學;2015年

3 梁習明;斷層構造影響帶突出煤層綜放開采及瓦斯防治技術研究[D];西安科技大學;2006年

4 武法偉;剛果布谷馬西鉀鹽礦斷層構造識別方法及其特征分析[D];山東大學;2014年

5 焦建康;九里山井田斷層構造區(qū)應力分布與煤與瓦斯突出關系研究[D];河南理工大學;2014年

6 顏蕊;沉積巖區(qū)雷達遙感成礦信息提取方法及應用研究[D];山東科技大學;2006年

本文編號：2718953