本文以朱集西礦11502工作面運輸順槽為研究對象,通過深入的現(xiàn)場調(diào)查,結(jié)合工程地質(zhì)資料和實驗室實驗分析得出深井沿空掘巷失穩(wěn)破壞特征,圍繞合理煤柱寬度確定難題開展了理論分析和數(shù)值模擬工作,進而得到煤柱留設(shè)寬度�；谝淮胃邚姺�(wěn)定型支護原理,提出了11502工作面運輸順槽圍巖控制技術(shù)和支護體穩(wěn)定性控制技術(shù),最終通過現(xiàn)場工業(yè)性試驗驗證相關(guān)研究成果。本文主要研究結(jié)論有:(1)朱集西礦11502工作面運輸順槽屬于典型的高應(yīng)力軟巖巷道,表現(xiàn)出兩幫內(nèi)移量大、底鼓嚴(yán)重的變形特點;經(jīng)常出現(xiàn)錨桿索錨固失效,鋼帶、金屬網(wǎng)等嚴(yán)重?fù)p壞現(xiàn)象;鉆孔窺視發(fā)現(xiàn)巷道圍巖破壞松動范圍大于錨固區(qū)域。分析認(rèn)為高地應(yīng)力環(huán)境、沿空掘巷覆巖運動、巷道支護方式及參數(shù)選擇不合理等是沿空巷道圍巖失穩(wěn)破壞的主要原因。(2)基于深井巷道圍巖體在高應(yīng)力作用下強度軟化特點,通過煤柱力學(xué)模型的構(gòu)建,分析并推導(dǎo)出煤柱兩側(cè)破碎和塑性區(qū)寬度求解函數(shù),進一步得到合理煤柱寬度計算公式�；�11502工作面運輸順槽工程地質(zhì)條件,計算得出煤柱最小寬度為4.6m。通過建立FLAC3D數(shù)值模型,研究了不同采深條件下采空區(qū)側(cè)向支承壓力變化特征,分析了護巷煤柱寬4m、6m、8m、10m、12m時煤柱、實體煤側(cè)應(yīng)力及位移分布特點,最終確定符合實際工程條件的煤柱寬度為8m。(3)考慮11502工作面運輸順槽地質(zhì)采礦條件及圍巖變形特點,提出了一次高強穩(wěn)定型支護技術(shù),即采用高強錨桿索及時高工作阻力支護巷道圍巖體;從錨桿索協(xié)同支護原理出發(fā),通過理論推導(dǎo)和數(shù)值模擬得出了錨桿索預(yù)緊力最佳匹配數(shù)值;針對錨桿索預(yù)緊力損失難題,提出錨桿二次預(yù)緊及錨索超張拉技術(shù)。(4)提出了增強錨桿錨固可靠性和錨索錨具防滑移自鎖技術(shù),通過在錨桿錨固端安設(shè)一傘狀簧片裝置,來有效保證錨桿在破碎圍巖中可靠錨固;結(jié)合對錨索錨具工作狀態(tài)的受力分析,提出在錨索尾端安裝錨具防滑移自鎖裝置,以有效降低錨具滑移及鋼絞線破斷彈射現(xiàn)象發(fā)生可能性。(5)現(xiàn)場工業(yè)性試驗表明,在留設(shè)8m煤柱寬度時,采用一次高強穩(wěn)定型錨網(wǎng)支護方案,有效保證了沿空巷道支護效果,實現(xiàn)了11502工作面運輸順槽在整個服務(wù)期內(nèi)不擴修的目標(biāo),使朱集西礦巷道支護水平邁上新臺階,真正實現(xiàn)了創(chuàng)益增收、安全高效的目標(biāo)。
【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】：

（c）泥巖試樣圖 2-4 部分煤巖試樣Figure 2-4 Part of coal and rock specimen驗然密度測試用量積法測量煤巖自然密度，試樣重量測量使量采用卡規(guī)法，對標(biāo)準(zhǔn)圓柱試樣進行測試，煤量。試樣側(cè)面選取上中下三個斷面，使用數(shù)顯千分尺調(diào)零，計算平均值作為該試樣的直徑；然后在試柱體高度，并計算其平均值；最后使用電子天平3。表 2-3 煤巖樣密度測試結(jié)果Table 2-3 Results of coal and rock specimens density tes均直徑平均高度試樣重量試樣體積3試樣

碩士學(xué)位論文巖A1 48.20 100.66 514.70 183.56 2.804A2 48.26 100.75 513.20 184.20 2.786277A3 48.36 101.45 511.21 186.26 2.745）單軸抗壓強度參照國際巖石力學(xué)測試標(biāo)準(zhǔn)，單軸抗壓強度試樣選用 50×100mm的圓壓力機開展單軸加載破壞實驗。開始前在圓柱體試件上下底面涂抹黃油整完畢的承壓板上，以 0.1mm/min 的速度對試樣加載至卸荷。實驗過程分試樣表現(xiàn)為張拉破壞，煤和砂巖試樣在破壞時出現(xiàn)彈射現(xiàn)象，部分實圖 2-5，煤巖試件單軸抗壓強度測定結(jié)果匯總于表 2-4。

圖 2-6 單軸抗拉實驗試樣破壞形態(tài)Figure 2-6 The failure mode of specimens of the uniaxial anti-tensile experiment表 2-5 煤巖抗拉強度試驗結(jié)果Table 2-5 Results of coal and rock specimens anti-tensile strength test件型試樣編號試件尺寸 破壞載荷P/kN抗拉強度R/MPa平均直徑/mm 高/mm/MP煤17 48.58 26.35 2.326 1.15718 48.85 26.08 3.048 1.5231.320 48.63 25.73 2.724 1.386巖32 48.71 26.31 5.714 2.83833 48.54 26.04 7.425 3.7403.234 48.63 25.65 6.467 3.301巖B1 48.58 26.46 14.423 7.143B2 48.34 26.18 12.381 6.2286.7B3 48.65 26.22 13.833 6.904（4）剪切強度試驗煤巖試樣剪切強度測定選取 45°、55°、65°共計 3 個加載角度，試樣
【參考文獻】

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1 康紅普;范明建;高富強;張輝;;超千米深井巷道圍巖變形特征與支護技術(shù)[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2015年11期

2 謝生榮;李世俊;黃肖;孫顏頂;楊軍輝;喬順興;;深部沿空巷道圍巖主應(yīng)力差演化規(guī)律與控制[J];煤炭學(xué)報;2015年10期

3 王猛;柏建彪;王襄禹;陳斌;韓志婷;;深部傾斜煤層沿空掘巷上覆結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與控制研究[J];采礦與安全工程學(xué)報;2015年03期

4 張科學(xué);張永杰;馬振乾;畢文廣;楊英明;李楊;;沿空掘巷窄煤柱寬度確定[J];采礦與安全工程學(xué)報;2015年03期

5 張農(nóng);陳紅;陳瑤;;千米深井高地壓軟巖巷道沿空留巷工程案例[J];煤炭學(xué)報;2015年03期

6 張農(nóng);韓昌良;闞甲廣;鄭西貴;;沿空留巷圍巖控制理論與實踐[J];煤炭學(xué)報;2014年08期

7 王德超;王琦;李術(shù)才;王富奇;阮國強;邵行;劉文江;王新;;深井綜放沿空掘巷圍巖變形破壞機制及控制對策[J];采礦與安全工程學(xué)報;2014年05期

8 馮吉成;馬念杰;趙志強;張浩;余子明;;深井大采高工作面沿空掘巷窄煤柱寬度研究[J];采礦與安全工程學(xué)報;2014年04期

9 袁亮;顧金才;薛俊華;張向陽;;深部圍巖分區(qū)破裂化模型試驗研究[J];煤炭學(xué)報;2014年06期

10 王紅勝;張東升;李樹剛;王琳;吳林梓;;基于基本頂關(guān)鍵巖塊B斷裂線位置的窄煤柱合理寬度的確定[J];采礦與安全工程學(xué)報;2014年01期

本文編號：2882456