發(fā)布時(shí)間：2020-07-01 00:54

【摘要】：煤層形成年代決定了煤巷復(fù)合頂板存在的普遍性,復(fù)合頂板結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定大大提升了支護(hù)難度,尤其是動(dòng)壓擾動(dòng)下的復(fù)合頂板煤巷支護(hù)更是困擾煤礦安全高效生產(chǎn)的難題。本文以多次動(dòng)壓擾動(dòng)下復(fù)合頂板煤巷為研究對(duì)象,采用理論分析、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)錨固結(jié)構(gòu)及圍巖失穩(wěn)規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究,取得以下主要成果:(1)實(shí)驗(yàn)確定了典型復(fù)合頂板煤巷22301工作面瓦斯治理巷圍巖力學(xué)基本性質(zhì);試驗(yàn)了鐵晶砂膠結(jié)新型相似模擬材料,并應(yīng)用于采礦領(lǐng)域復(fù)合頂板煤巷物理模型制作;分析確定了復(fù)合頂板、動(dòng)壓擾動(dòng)以及支護(hù)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(fù)合頂板力學(xué)模型受力分析了其破壞機(jī)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(fù)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(fù)相關(guān),與軟弱巖層厚度成正相關(guān);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(shì)。(3)通過(guò)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(dòng)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(dòng)壓影響加劇,巷道受高地應(yīng)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(hù)結(jié)構(gòu)無(wú)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(qiáng)錨桿+鋼帶+強(qiáng)力錨索+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù)方案;模擬分析對(duì)比了新舊支護(hù)方案控制下圍巖穩(wěn)定性,并應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn),礦壓監(jiān)測(cè)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)錨桿受力進(jìn)行監(jiān)測(cè),結(jié)果表明優(yōu)化后整體支護(hù)結(jié)構(gòu)受力較為均勻,支護(hù)承載體性能得到了更好的發(fā)揮,保證了圍巖-支護(hù)承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,證明該支護(hù)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(lèi)巷道圍巖控制提供相關(guān)參考。
【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】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TD353

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2736064