隨著煤礦開采深度的日益增加,礦山巷道中所遇見的復(fù)合頂板也逐漸增多。煤巷復(fù)合頂板作為一種含有軟弱夾層的特殊地下巖體,具有整體強(qiáng)度低、巖性差別懸殊、結(jié)構(gòu)疏松及自穩(wěn)性較差的顯著工程特點(diǎn)。在巷道開挖后,圍巖應(yīng)力發(fā)生重新分布,煤巷復(fù)合頂板各巖層在其上覆地層壓力和兩端水平構(gòu)造應(yīng)力的聯(lián)合作用下發(fā)生不同程度的撓曲變形甚至破壞,從而使頂板支護(hù)結(jié)構(gòu)體系失效并誘發(fā)大規(guī)模冒頂?shù)裙こ虨?zāi)害問題,嚴(yán)重威脅現(xiàn)場施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全,也嚴(yán)重制約了煤礦的安全高效生產(chǎn)。而與此同時(shí),大量理論研究和工程實(shí)踐均表明,基于傳統(tǒng)的巷道頂板變形破壞機(jī)制和現(xiàn)有支護(hù)理論無法合理詮釋煤巷復(fù)合頂板的承載特性及其支護(hù)結(jié)構(gòu)。因此,如何有效控制煤巷復(fù)合頂板的變形破壞,以提高巷道的整體穩(wěn)定性,已成為確保煤礦安全生產(chǎn)領(lǐng)域一項(xiàng)十分緊迫的關(guān)鍵技術(shù)難題。本文在總結(jié)分析現(xiàn)有巷道頂板控制研究成果的基礎(chǔ)上,以陜西彬長某礦40303工作面在掘回風(fēng)順槽復(fù)合頂板為研究背景,從實(shí)際工程地質(zhì)條件出發(fā),以理論分析、試驗(yàn)研究、數(shù)值模擬和現(xiàn)場應(yīng)用為研究手段,對煤礦巷道復(fù)合頂板的物理力學(xué)參數(shù)、巖層錨固前后的承載特性、層狀巖體破壞后的冒落規(guī)律及平衡拱矢高進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究,在此基礎(chǔ)...

【文章頁數(shù)】：152 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 選題的背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 復(fù)合層狀頂板特征及分類
        1.2.2 層狀巖體變形破壞機(jī)理研究現(xiàn)狀
        1.2.3 層狀巖體錨固技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.4 復(fù)合層狀巖體承載理論研究現(xiàn)狀
        1.2.5 煤巷復(fù)合頂板研究存在的問題
    1.3 論文的研究內(nèi)容與研究方法
    1.4 技術(shù)路線
2 煤巷復(fù)合層狀頂板物理力學(xué)特性分析
    2.1 層狀頂板巖體的當(dāng)量物理力學(xué)參數(shù)分析
    2.2 復(fù)合層狀巖梁物理力學(xué)參數(shù)測試
        2.2.1 彬長某礦40303工作面工程地質(zhì)特征
        2.2.2 頂板及煤層的物理力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)
        2.2.3 層狀頂板巖體的綜合強(qiáng)度分析
    2.3 煤巷復(fù)合層狀頂板裂隙分布規(guī)律分析
    2.4 本章小結(jié)
3 煤巷復(fù)合層狀頂板承載特性研究
    3.1 煤巷頂板單層巖梁內(nèi)力分析
        3.1.1 煤巷頂板單層巖梁內(nèi)力計(jì)算
        3.1.2 煤巷復(fù)合頂板單層巖梁內(nèi)力參數(shù)分析
    3.2 煤巷復(fù)合頂板疊(組)合巖梁內(nèi)力分析
        3.2.1 煤巷復(fù)合頂板疊合巖梁內(nèi)力計(jì)算
        3.2.2 煤巷復(fù)合頂板組合巖梁內(nèi)力計(jì)算
    3.3 疊合巖梁和組合巖梁內(nèi)力對比分析
        3.3.1 復(fù)合頂板錨固前后巖梁內(nèi)力對比分析
        3.3.2 彬長某礦煤巷復(fù)合頂板巖梁內(nèi)力分析
    3.4 本章小結(jié)
4 煤巷復(fù)合層狀頂板破壞范圍及形態(tài)研究
    4.1 煤巷復(fù)合頂板變形破壞特征分析
    4.2 普氏平衡拱理論存在的不足與改進(jìn)
        4.2.1 普氏平衡拱理論的不足之處
        4.2.2 復(fù)合頂板平衡拱理論的改進(jìn)
    4.3 不同工況下復(fù)合頂板的平衡拱形態(tài)及矢高
        4.3.1 自然平衡拱的形態(tài)及矢高分析
        4.3.2 復(fù)合頂板自然平衡拱矢高影響因素分析
        4.3.3 隱形平衡拱和擴(kuò)展隱形平衡拱的形態(tài)及矢高分析
    4.4 本章小結(jié)
5 煤巷復(fù)合頂板變形破壞相似模擬試驗(yàn)研究
    5.1 工程概況
    5.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        5.2.1 相似模擬基本理論
        5.2.2 相似材料參數(shù)計(jì)算
        5.2.3 相似材料及配比的確定
    5.3 模型制作與測點(diǎn)布置
        5.3.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱?br>        5.3.2 試驗(yàn)測點(diǎn)布置
    5.4 加載測試及結(jié)果分析
        5.4.1 加載測試
        5.4.2 結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
6 煤巷復(fù)合頂板“拱—梁”結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建研究
    6.1 復(fù)合層狀頂板支護(hù)理論及設(shè)計(jì)方法
        6.1.1 復(fù)合層狀頂板支護(hù)理論
        6.1.2 復(fù)合層狀頂板支護(hù)設(shè)計(jì)方法
    6.2 煤巷復(fù)合頂板“拱—梁”承載結(jié)構(gòu)研究
        6.2.1 煤巷復(fù)合頂板“拱—梁”結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建
        6.2.2 基于“拱—梁”模型的煤巷復(fù)合頂板支護(hù)設(shè)計(jì)
    6.3 本章小結(jié)
7 煤巷復(fù)合頂板承載特性數(shù)值分析
    7.1 數(shù)值計(jì)算軟件
        7.1.1 基本概述
        7.1.2 計(jì)算原理
        7.1.3 本構(gòu)模型的選擇
    7.2 建立數(shù)值模型
    7.3 無支護(hù)條件下煤巷復(fù)合頂板應(yīng)力應(yīng)變分析
    7.4 煤巷復(fù)合頂板支護(hù)效果分析
    7.5 本章小結(jié)
8 工程應(yīng)用
    8.1 復(fù)合層狀頂板變形破壞現(xiàn)狀
        8.1.1 彬長某礦40303工作面回風(fēng)巷頂板變形破壞現(xiàn)狀
        8.1.2 現(xiàn)有支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)及存在的問題
    8.2 彬長某礦40303工作面回風(fēng)巷頂板支護(hù)參數(shù)優(yōu)化
        8.2.1 40303 工作面復(fù)合頂板錨索參數(shù)優(yōu)化
        8.2.2 40303 工作面復(fù)合頂板錨桿參數(shù)優(yōu)化
    8.3 彬長某礦40303工作面回風(fēng)巷頂板支護(hù)效果分析
        8.3.1 現(xiàn)場監(jiān)測基本原則
        8.3.2 現(xiàn)場監(jiān)測方案設(shè)計(jì)
        8.3.3 現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果分析
    8.4 本章小結(jié)
9 結(jié)論與展望
    9.1 主要結(jié)論
    9.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    9.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介
在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
在學(xué)期間參加科研項(xiàng)目
主要獲獎(jiǎng)



本文編號：3772338