本文關(guān)鍵詞：巷道快速掘進(jìn)空頂區(qū)頂板破壞機(jī)理及穩(wěn)定性控制

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【摘要】：煤巷快速掘進(jìn)是礦井提高單掘速度、保障生產(chǎn)接替、提高煤礦機(jī)械化水平的重要支撐技術(shù),在我國(guó)礦井應(yīng)用十分廣泛。受掘進(jìn)工藝流程影響,煤巷掘進(jìn)作業(yè)人員經(jīng)常處于空頂區(qū)邊緣或內(nèi)部,施工安全受空頂區(qū)頂板穩(wěn)定性嚴(yán)重影響。同時(shí),空頂區(qū)穩(wěn)定性規(guī)律是設(shè)備、工藝及支護(hù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),煤層伴生頂?shù)装鍘r層多為性質(zhì)軟弱的泥質(zhì)巖性,不及時(shí)支護(hù)或受掘進(jìn)施工擾動(dòng)易破碎垮落,所以空頂區(qū)頂板安全問題嚴(yán)重困擾著快速掘進(jìn)技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。論文以快速掘進(jìn)煤巷空頂區(qū)頂板為主要研究對(duì)象,采用理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等方法,以空頂區(qū)頂板巖梁結(jié)構(gòu)為切入點(diǎn),研究了快速掘進(jìn)煤巷空頂區(qū)頂板穩(wěn)定性規(guī)律及主要影響因素,揭示了空頂區(qū)頂板變形破壞規(guī)律及與迎頭結(jié)構(gòu)的相互作用關(guān)系,在此基礎(chǔ)上對(duì)煤巷空頂區(qū)頂板圍巖控制技術(shù)、快速掘進(jìn)工藝問題以及配套設(shè)備問題等幾方面進(jìn)行了研究。主要成果如下:(1)分析了頂板結(jié)構(gòu)特征,得出了空頂區(qū)頂板穩(wěn)定性機(jī)理。隨頂板厚度增加,其抗彎模量逐漸增大;隨頂板巖梁深跨比增大,其撓度逐漸減小,煤壁內(nèi)支承壓力逐漸降低。幫部巖體變形會(huì)增加頂板巖梁的有效跨度,削弱其穩(wěn)定性;頂板可承載自身和冒落范圍巖體的載荷時(shí),幫錨可顯著提高錨固體抗壓和抗剪強(qiáng)度、減小破碎區(qū)及塑性區(qū)寬度、優(yōu)化頂板受力,有效控制頂板下沉。(2)得出了幫部剛度、循環(huán)步距及頂板支護(hù)強(qiáng)度等因素對(duì)空頂區(qū)頂板穩(wěn)定性的影響規(guī)律:空頂區(qū)塑性區(qū)為橢圓形,其長(zhǎng)軸由迎頭巖體性質(zhì)決定,短軸受幫部剛度影響;循環(huán)步距對(duì)空頂區(qū)頂板垂直應(yīng)力分布影響極小,但對(duì)后方已支護(hù)頂板的二次下沉影響較大;增加后方頂板支護(hù)強(qiáng)度對(duì)空頂區(qū)頂板下沉量減小效果微弱,但能改善其承載狀態(tài),為迎頭提供較好的推進(jìn)基礎(chǔ)。(3)揭示了迎頭支撐結(jié)構(gòu)和滯后支護(hù)對(duì)空頂區(qū)頂板穩(wěn)定性的影響規(guī)律。滯后支護(hù)與迎頭“C”型支撐結(jié)構(gòu)的組合狀態(tài)決定了空頂區(qū)頂板的下沉量及破壞狀態(tài),隨著空頂距離增大,組合狀態(tài)演化過程可分為疊加支撐、協(xié)同支撐、獨(dú)立支撐三個(gè)階段;以此為基礎(chǔ),形成了滯后支護(hù)與迎頭支撐結(jié)構(gòu)“C+”耦合支護(hù)的技術(shù)思路。(4)得到了頂板彎曲下沉易誘發(fā)直接頂巖層發(fā)生拉伸破壞失穩(wěn)的本質(zhì)規(guī)律�？枕斁嚯x增大使得迎頭支撐和滯后支護(hù)僅能限制懸空頂板兩端的豎向位移,空頂區(qū)中部的無(wú)約束狀態(tài)導(dǎo)致該處的拉應(yīng)力分布,且拉應(yīng)力峰值位置偏向空頂區(qū)后部,成為頂板破壞垮落的突破區(qū)域。(5)借助主成分分析法分析了影響快速掘進(jìn)的人、機(jī)、物料、作業(yè)方法、環(huán)境五大要素。截割頭的截割效率是制約巷道掘進(jìn)速度的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié),通過對(duì)比分析“S”型切割軌跡和螺旋線切割軌跡圍巖應(yīng)力分布特征,得出采用自下而上推進(jìn)方式的“S”型切割軌跡更有利于保持巷道圍巖的穩(wěn)定。結(jié)合濟(jì)寧三礦的工程條件,開展了針對(duì)性的實(shí)踐探索,取得了良好的控制效果,進(jìn)一步驗(yàn)證和詮釋本文理論研究工作的合理性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：快速掘進(jìn) 頂板結(jié)構(gòu) “C+”型結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性規(guī)律 工藝優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD327
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• Extended Abstract9-24
• 變量注釋表24-26
• 1 緒論26-44
• 1.1 研究背景及意義26-29
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀29-41
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容41-42
• 1.4 研究方案42-44
• 2 空頂區(qū)頂板結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性影響規(guī)律44-74
• 2.1 頂板巖梁結(jié)構(gòu)及力學(xué)模型44-45
• 2.2 頂板深跨比對(duì)巷道支護(hù)影響規(guī)律45-53
• 2.3 頂板下沉受巷幫支護(hù)強(qiáng)度影響規(guī)律53-67
• 2.4 循環(huán)步距對(duì)空頂區(qū)頂板穩(wěn)定性的影響規(guī)律67-70
• 2.5 支護(hù)強(qiáng)度對(duì)頂板穩(wěn)定性的影響規(guī)律70-73
• 2.6 本章小結(jié)73-74
• 3 掘進(jìn)工作面空頂區(qū)頂板圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及關(guān)鍵影響因素分析74-94
• 3.1 “C+”結(jié)構(gòu)與空頂區(qū)頂板關(guān)系分析74-81
• 3.2 空頂距離對(duì)空頂區(qū)頂板穩(wěn)定性影響規(guī)律81-88
• 3.3 頂板應(yīng)力分布及位移漸次演化特征88-90
• 3.4 頂板結(jié)構(gòu)及破壞特征受空頂距離影響特征90-92
• 3.5 本章小結(jié)92-94
• 4 快速掘進(jìn)空頂區(qū)頂板穩(wěn)定高性能錨桿支護(hù)機(jī)理94-112
• 4.1 不同空頂條件下頂板穩(wěn)定性分析94-99
• 4.2 頂板錨網(wǎng)支護(hù)安全判定準(zhǔn)則99-103
• 4.3 大間排距高性能錨桿原理103-105
• 4.4 錨桿合理支護(hù)參數(shù)模擬分析105-111
• 4.5 本章小結(jié)111-112
• 5 煤巷快速掘進(jìn)的工藝系統(tǒng)影響要素研究112-128
• 5.1 煤巷掘進(jìn)及其工藝過程112
• 5.2 快速掘進(jìn)影響要素研究112-116
• 5.3 綜掘機(jī)切割方式與巷道快速掘進(jìn)研究116-120
• 5.4 截割軌跡建模與仿真120-127
• 5.5 本章小結(jié)127-128
• 6 工業(yè)性試驗(yàn)128-144
• 6.1 工程地質(zhì)概況128-131
• 6.2 巷道圍巖控制方案131-134
• 6.3 煤巷快速掘進(jìn)工藝系統(tǒng)影響要素優(yōu)化134-143
• 6.4 應(yīng)用效果分析143-144
• 7 結(jié)論與展望144-146
• 7.1 主要結(jié)論144-145
• 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)145
• 7.3 研究展望145-146
• 參考文獻(xiàn)146-153
• 作者簡(jiǎn)歷153-155
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集155

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;淺井月進(jìn)3651公尺的快速掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)[J];探礦工程;1959年07期

2 ;學(xué)廣東,趕廣東——苗嶺隊(duì)邵章新小組六月份實(shí)現(xiàn)淺井快速掘進(jìn)[J];探礦工程;1959年09期

3 ;柴松朋組快速掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)[J];探礦工程;1960年01期

4 ;云錫公司掘進(jìn)二十四隊(duì)創(chuàng)造快速掘進(jìn)全國(guó)新紀(jì)錄[J];云南冶金;1973年03期

5 ;五人獨(dú)頭快速掘進(jìn)25天進(jìn)尺100.2米[J];有色金屬;1973年03期

6 陳紹斌;;湖南省新晃汞礦黨委書記陳紹斌同志在快速掘進(jìn)隊(duì)命名慶功大會(huì)上的發(fā)言[J];湖南冶金;1976年02期

7 楊琳;李躍平;;快速掘進(jìn)技術(shù)在煤礦施工中的應(yīng)用研究[J];河南科技;2014年07期

8 馮振山,楊新慶;巖巷快速掘進(jìn)新工藝的分析與應(yīng)用[J];煤;2000年06期

9 李風(fēng)珍,姜紅敏;“三化”快速掘進(jìn)技術(shù)[J];山西煤炭;2002年01期

10 任訓(xùn)杰;煤巷炮掘?qū)崿F(xiàn)快速掘進(jìn)的幾點(diǎn)做法[J];煤礦現(xiàn)代化;2004年06期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳學(xué)生;蔡業(yè)根;張寶澤;;淺談小斷面巖巷快速掘進(jìn)的實(shí)踐[A];礦山建設(shè)工程新進(jìn)展——2005全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議文集（下冊(cè)）[C];2005年

2 董新宇;;關(guān)于提高掘進(jìn)施工工藝,實(shí)現(xiàn)“快速掘進(jìn)”的若干問題淺析[A];第四屆全國(guó)煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C];2009年

3 趙慶民;;許廠煤礦煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究[A];西部礦山建設(shè)工程理論與實(shí)踐[C];2009年

4 郭東明;楊仁樹;侯敬峰;孫強(qiáng);江兆利;;巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)在岱莊煤礦的應(yīng)用研究[A];礦山建設(shè)工程新進(jìn)展——2007全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議文集[C];2007年

5 翟紅;;快速掘進(jìn)與支護(hù)設(shè)備的技術(shù)方案探討[A];中國(guó)科協(xié)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)第20分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2005年

6 孟憲云;;大斷面單巷快速掘進(jìn)工作面設(shè)備配套及使用[A];采礦工程學(xué)新論——北京開采所研究生論文集[C];2005年

7 任建民;倪保剛;;發(fā)揮綜合機(jī)械化優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)巖巷快速掘進(jìn)[A];礦山建設(shè)工程新進(jìn)展——2006全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議文集（上冊(cè)）[C];2006年

8 楊春海;;煤巷快速掘進(jìn)和支護(hù)裝備的應(yīng)用及發(fā)展[A];2007短壁機(jī)械化開采專業(yè)委員會(huì)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

9 李俊濤;李勇宏;;大斷面巷道快速掘進(jìn)技術(shù)[A];中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)成立五十周年系列文集2012年全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議�？ㄉ希C];2012年

10 張憲堂;曹吉成;馬華祥;張磊;;煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)與措施[A];現(xiàn)代爆破理論與技術(shù)——第十屆全國(guó)煤炭爆破學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 康家如;潘一礦實(shí)施快速掘進(jìn)戰(zhàn)略效果明顯[N];淮南日?qǐng)?bào);2005年

2 謝傳飛;任樓礦快速掘進(jìn)突破發(fā)展瓶頸[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2009年

3 寧建民;華豐煤礦快速掘進(jìn)技術(shù)破解“雙高”難題[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2009年

4 呂云沖;大尹格莊“快速掘進(jìn)”見成效[N];中國(guó)黃金報(bào);2011年

5 本報(bào)通訊員 劉長(zhǎng)江 趙鵬 薛軍;世界首套煤礦快速掘進(jìn)后配套設(shè)備落戶神東[N];榆林日?qǐng)?bào);2013年

6 記者 白亮;世界首套煤礦快速掘進(jìn)系統(tǒng)在神東試驗(yàn)成功[N];陜西日?qǐng)?bào);2013年

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8 西山煤電股份公司西曲礦 王宏森;煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)淺談[N];山西科技報(bào);2005年

9 王建 王東燕;東灘礦快速掘進(jìn)齊發(fā)力[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2010年

10 高加林;童亭礦著力打造重點(diǎn)快速掘進(jìn)隊(duì)伍[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2013年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 馬睿;巷道快速掘進(jìn)空頂區(qū)頂板破壞機(jī)理及穩(wěn)定性控制[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2016年

2 馬利;巖巷機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)及其在邢臺(tái)礦區(qū)的應(yīng)用研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 孔群;快速掘進(jìn)作業(yè)人員調(diào)度方法及應(yīng)用研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2016年

2 張征;石嘴山二礦水平巷道單巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究[D];西安科技大學(xué);2006年

3 魏敬喜;大斷面復(fù)合頂板煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究[D];安徽理工大學(xué);2011年

4 周連清;大斷面煤巷快速掘進(jìn)關(guān)鍵性技術(shù)研究與應(yīng)用[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2014年

5 曹飛飛;巖巷快速掘進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D];河北工程大學(xué);2014年

6 李亞偉;煤礦巖巷爆破參數(shù)優(yōu)化與快速掘進(jìn)技術(shù)研究[D];安徽理工大學(xué);2014年

7 杜揚(yáng)柱;新安煤業(yè)公司巷道安全高效快速掘進(jìn)科學(xué)化管理研究[D];天津大學(xué);2013年

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