【摘要】：煤層形成年代決定了煤巷復合頂板存在的普遍性,復合頂板結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定大大提升了支護難度,尤其是動壓擾動下的復合頂板煤巷支護更是困擾煤礦安全高效生產(chǎn)的難題。本文以多次動壓擾動下復合頂板煤巷為研究對象,采用理論分析、實驗室實驗及數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對錨固結(jié)構(gòu)及圍巖失穩(wěn)規(guī)律進行系統(tǒng)深入的研究,取得以下主要成果:(1)實驗確定了典型復合頂板煤巷22301工作面瓦斯治理巷圍巖力學基本性質(zhì);試驗了鐵晶砂膠結(jié)新型相似模擬材料,并應用于采礦領域復合頂板煤巷物理模型制作;分析確定了復合頂板、動壓擾動以及支護結(jié)構(gòu)體系不合理為該巷道圍巖穩(wěn)定性主要影響因素。(2)基于復合頂板力學模型受力分析了其破壞機理,采用FLAC~(3D)數(shù)值模擬軟件得出了軟弱巖層位置、軟弱巖層厚度以及不同側(cè)壓系數(shù)等影響因素下巷道圍巖變形特征:復合頂板煤巷易出現(xiàn)大變形及離層現(xiàn)象;巷道頂板撓度及塑性區(qū)范圍與軟弱巖層距巷道距離成負相關,與軟弱巖層厚度成正相關;隨著側(cè)壓系數(shù)增大圍巖塑性區(qū)呈先減小后增大趨勢。(3)通過數(shù)值模擬仿真分析得出了22301工作面瓦斯治理巷三次采動影響階段錨固結(jié)構(gòu)及圍巖穩(wěn)定性變化規(guī)律:隨著動壓影響加劇,巷道受高地應力、側(cè)向支承壓力及超前支承壓力疊加影響,圍巖變形量、塑性區(qū)范圍以及錨固結(jié)構(gòu)受力不斷增大,原有支護結(jié)構(gòu)無法維持巷道圍巖穩(wěn)定。(4)優(yōu)化確定了22301工作面瓦斯治理巷采取“高強錨桿+鋼帶+強力錨索+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護方案;模擬分析對比了新舊支護方案控制下圍巖穩(wěn)定性,并應用于現(xiàn)場工業(yè)性試驗,礦壓監(jiān)測結(jié)果表明優(yōu)化后巷道圍巖變形量得到了有效的控制。(5)采用了YGS127(A)煤礦巷道圍巖光纖光柵動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),對錨桿受力進行監(jiān)測,結(jié)果表明優(yōu)化后整體支護結(jié)構(gòu)受力較為均勻,支護承載體性能得到了更好的發(fā)揮,保證了圍巖-支護承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,證明該支護結(jié)構(gòu)能有效控制22301工作面瓦斯治理巷圍巖變形,為同類巷道圍巖控制提供相關參考。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD353

【參考文獻】

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本文編號：2736064