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)等問題的常用方法之一,其中無充填墻體、無煤柱、組合支架被動切頂?shù)淖匀谎乜樟粝锓椒ㄒ云漭^好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用,在山西老母坡礦、蘭花寶欣礦等30多個工作面進(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算方法。本文認(rèn)為沿空巷道圍巖在受到采動影響的情況下,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,采場附近超前工作面前方10~20m范圍內(nèi)應(yīng)力急劇升高,超過此范圍應(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)。整個回采過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移進(jìn)率,建立工程條件和工程結(jié)果相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫,以層次分析法結(jié)合模糊數(shù)學(xué)相關(guān)內(nèi)容對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析,建立巷道圍巖變形的預(yù)測模型,得出各影響因素的權(quán)值,最終形成綜合評價圍巖分級標(biāo)準(zhǔn)并依據(jù)分級進(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),具有顯著的社會經(jīng)濟(jì)價值。該論文有圖52幅,表18個,參考文獻(xiàn)85篇。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：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)計正交試驗(yàn)?zāi)M方案對各因素的重要性，此模擬結(jié)果同時可作為后面章節(jié)中數(shù)學(xué)模型可靠性的驗(yàn)證之）建立綜合評價模型次分析法結(jié)合模糊數(shù)學(xué)相關(guān)內(nèi)容對不確定信息進(jìn)行分析，建立測模型，得出各影響因素的權(quán)值，綜合評價圍巖分級標(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）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 采動響趨于穩(wěn)定區(qū)；Ⅴ 接替工作面（B）影響區(qū)圖 2-7 無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 包括上述五個期間的變形量。為了方，現(xiàn)將Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ三個采動影響時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為巷道開始掘進(jìn)到采工作面 A 的時間；t1為巷道經(jīng)歷兩次采動的時間間隔。在無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)通過測試?yán)夏钙碌V 5 號煤煤系地層巖石的單軸抗壓、抗拉和抗剪強(qiáng)度，計算出巖石的強(qiáng)度、內(nèi)摩擦角、聚力及普氏系數(shù)等各項指標(biāo)，為后續(xù)章節(jié)中數(shù)值計算的參數(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 號煤層頂?shù)装�，選取其中大小均勻，無明破碎的樣本，做好保護(hù)措施后運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)場所。根據(jù)試驗(yàn)機(jī)的測試要求，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。各組試件用于測定和計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)】

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本文編號：2851200