沿空留巷是煤礦解決煤炭資源采出率低,采掘接替不協(xié)調(diào)等問(wèn)題的常用方法之一,其中無(wú)充填墻體、無(wú)煤柱、組合支架被動(dòng)切頂?shù)淖匀谎乜樟粝锓椒ㄒ云漭^好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)得到廣泛應(yīng)用,在山西老母坡礦、蘭花寶欣礦等30多個(gè)工作面進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn),均取得較好的留巷效果。本文以老母坡礦2104工作面和5101工作面為工程背景,研究自然沿空留巷方法的可行性及適用性。自然沿空留巷成功實(shí)施的關(guān)鍵在于側(cè)向頂板的及時(shí)垮落,因此本文研究了自然沿空留巷的結(jié)構(gòu)模型,并提出側(cè)向頂板的極限垮落步距的計(jì)算方法。本文認(rèn)為沿空巷道圍巖在受到采動(dòng)影響的情況下,與巷內(nèi)支護(hù)體系形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),將巷旁支撐系統(tǒng)布置在頂板極限垮落距離內(nèi),能夠提供足夠的支撐阻力,保證側(cè)向頂板的及時(shí)破斷,形成穩(wěn)定的留巷空間。以老母坡礦5101工作面為研究樣本,分析沿空巷道頂?shù)装宓膸r石物理力學(xué)參數(shù)及巷內(nèi)支護(hù)體系的力學(xué)特性,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)值模擬分析,分析結(jié)果表明:工作面回采后,采場(chǎng)附近超前工作面前方10~20m范圍內(nèi)應(yīng)力急劇升高,超過(guò)此范圍應(yīng)力降低到原巖應(yīng)力水平,采空區(qū)后方應(yīng)力逐漸穩(wěn)定,有一定殘余支撐強(qiáng)度。留巷空間內(nèi)應(yīng)力基本保持穩(wěn)定,應(yīng)力主要集中在巷道兩幫,主要為采空區(qū)一側(cè)。整個(gè)回采過(guò)程中工作面頂板呈現(xiàn)分段漸次垮落的特征,圍巖變形量逐漸增大并趨于穩(wěn)定,變形速度先增大后減小。在上述研究結(jié)果基礎(chǔ)上,分析留巷空間內(nèi)圍巖穩(wěn)定性的重要影響因素,設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)方案進(jìn)行多因素模擬試驗(yàn),得出在不同影響因素組合的試驗(yàn)方案下巷道圍巖的相對(duì)移進(jìn)率,建立工程條件和工程結(jié)果相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù),以層次分析法結(jié)合模糊數(shù)學(xué)相關(guān)內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析,建立巷道圍巖變形的預(yù)測(cè)模型,得出各影響因素的權(quán)值,最終形成綜合評(píng)價(jià)圍巖分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)并依據(jù)分級(jí)進(jìn)行支護(hù)參數(shù)推薦。論文研究成果與老母坡礦2104工作面的工程實(shí)踐情況相互印證,從理論與實(shí)踐方面為自然沿空留巷方法的可行性與適用性提供了依據(jù),具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。該論文有圖52幅,表18個(gè),參考文獻(xiàn)85篇。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD353
【部分圖文】：

）關(guān)鍵影響因素與正交數(shù)值模擬研究空留巷方法進(jìn)行數(shù)值模擬研究，從模擬結(jié)果分析方法的適用范巷道圍巖穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)方案研究因素的重驗(yàn)和理論分析的綜合研究方法，總結(jié)出影響自然沿空留巷方法素，確定影響因素后設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)?zāi)M方案對(duì)各因素的重要性，此模擬結(jié)果同時(shí)可作為后面章節(jié)中數(shù)學(xué)模型可靠性的驗(yàn)證之）建立綜合評(píng)價(jià)模型次分析法結(jié)合模糊數(shù)學(xué)相關(guān)內(nèi)容對(duì)不確定信息進(jìn)行分析，建立測(cè)模型，得出各影響因素的權(quán)值，綜合評(píng)價(jià)圍巖分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)并依數(shù)推薦，最終綜合上述研究成果，形成自然沿空留巷方法綜合評(píng)）工程實(shí)踐上述研究成果，調(diào)研探究老母坡礦 2104 工作面自然沿空留巷況，監(jiān)測(cè)留巷區(qū)域的巷道圍巖的位移變化與應(yīng)力分布，以此檢度。研究技術(shù)路線圖如圖 1-1 所示。

掘巷影響區(qū)；Ⅱ 掘巷影響趨于穩(wěn)定區(qū)；Ⅲ 回采工作面（A）影響區(qū)；Ⅳ 采動(dòng)響趨于穩(wěn)定區(qū)；Ⅴ 接替工作面（B）影響區(qū)圖 2-7 無(wú)巷旁充填沿空留巷的圍巖變形圖Figure 2-7 Surrounding Rock Deformation巷道服務(wù)服務(wù)期間的圍巖變形量 u 包括上述五個(gè)期間的變形量。為了方，現(xiàn)將Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ三個(gè)采動(dòng)影響時(shí)期的巷道圍巖形變量分為兩部分，即受起的額外形變量（圖 2-7 中的陰影部分）和受采動(dòng)變形穩(wěn)定期間的形變量巷道圍巖的形變量為：0 0 0 1 1 1 2u u v t u v t u（2式中，u0為巷道掘進(jìn)的額外形變量；u1為巷道受回采工作面 A 影響的變量；u2為巷道受接替工作面 B 影響的額外形變量；t0為巷道開(kāi)始掘進(jìn)到采工作面 A 的時(shí)間；t1為巷道經(jīng)歷兩次采動(dòng)的時(shí)間間隔。在無(wú)巷旁充填沿空留巷作業(yè)中，不出現(xiàn)由于煤柱或巷旁充填墻體的破壞道圍巖變形加劇的現(xiàn)象，在此過(guò)程中，巷道圍巖的變形與回采引起的采空化一致。在巷道與采空區(qū)之間沒(méi)有實(shí)物隔離，巷道頂板的下沉和采空側(cè)煤

碩士學(xué)位論文2.3.1 巖層物理力學(xué)參數(shù)測(cè)試巖石的物理力學(xué)性能包括巖石的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度等，對(duì)選合理支護(hù)方案、參數(shù)和數(shù)值模擬有重要意義，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)試?yán)夏钙碌V 5 號(hào)煤煤系地層巖石的單軸抗壓、抗拉和抗剪強(qiáng)度，計(jì)算出巖石的強(qiáng)度、內(nèi)摩擦角、聚力及普氏系數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)，為后續(xù)章節(jié)中數(shù)值計(jì)算的參數(shù)取值提供依據(jù)。1）巖石試件取樣加工巖塊的取樣地點(diǎn)位于老母坡礦 5 號(hào)煤層頂?shù)装澹x取其中大小均勻，無(wú)明破碎的樣本，做好保護(hù)措施后運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。根據(jù)試驗(yàn)機(jī)的測(cè)試要求，將巖樣本制成標(biāo)準(zhǔn)圓柱形試件，其中單軸抗壓強(qiáng)度試件尺寸直徑×高度為 50mm100mm；單軸抗拉強(qiáng)度試件尺寸直徑×高度為 50mm×25mm；單向抗剪強(qiáng)度件尺寸直徑×高度為 50mm×50mm。各組試件用于測(cè)定和計(jì)算巖石樣本的密度抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和脆性系數(shù)、抗剪強(qiáng)度與內(nèi)摩擦角等參數(shù)。巖樣試件實(shí)物圖 2-12 所示，實(shí)驗(yàn)機(jī)如圖 2-13 所示。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 于鑫;秦忠誠(chéng);;影響巷道穩(wěn)定性因素的正交數(shù)值模擬試驗(yàn)研究[J];煤炭技術(shù);2015年07期

2 王其洲;謝文兵;荊升國(guó);臧龍;張農(nóng);;動(dòng)壓影響巷道U型鋼支架-錨索協(xié)同支護(hù)機(jī)理及其承載規(guī)律[J];煤炭學(xué)報(bào);2015年02期

3 謝和平;周宏偉;薛東杰;高峰;;我國(guó)煤與瓦斯共采:理論、技術(shù)與工程[J];煤炭學(xué)報(bào);2014年08期

4 牛少卿;楊雙鎖;李義;劉光宇;;巖體結(jié)構(gòu)類型對(duì)深井巷道圍巖的穩(wěn)定性影響研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2014年02期

5 韓昌良;張農(nóng);李桂臣;李寶玉;吳海;;大采高沿空留巷巷旁復(fù)合承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析[J];巖土工程學(xué)報(bào);2014年05期

6 牛少卿;楊雙鎖;李義;;基于巖體強(qiáng)度理論的巷道圍巖穩(wěn)定性分級(jí)[J];金屬礦山;2013年12期

7 韓昌良;張農(nóng);姚亞虎;張念超;季明;;沿空留巷厚層復(fù)合頂板傳遞承載機(jī)制[J];巖土力學(xué);2013年S1期

8 于遠(yuǎn)祥;洪興;陳方方;;回采巷道煤體荷載傳遞機(jī)理及其極限平衡區(qū)的研究[J];煤炭學(xué)報(bào);2012年10期

9 鄭西貴;姚志剛;張農(nóng);;掘采全過(guò)程沿空掘巷小煤柱應(yīng)力分布研究[J];采礦與安全工程學(xué)報(bào);2012年04期

10 謝和平;王金華;申寶宏;劉見(jiàn)中;姜鵬飛;周宏偉;劉虹;吳剛;;煤炭開(kāi)采新理念——科學(xué)開(kāi)采與科學(xué)產(chǎn)能[J];煤炭學(xué)報(bào);2012年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 韓昌良;沿空留巷圍巖應(yīng)力優(yōu)化與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定控制[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2013年

2 尚慧;寧夏礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析[D];長(zhǎng)安大學(xué);2013年

3 張仕和;突出礦井采掘接替與通風(fēng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模擬及優(yōu)化[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2012年

4 許滿貴;煤礦動(dòng)態(tài)綜合安全評(píng)價(jià)模式及應(yīng)用研究[D];西安科技大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2851200