發(fā)布時間：2017-08-16 11:31

  本文關鍵詞：掘采全過程綜放沿空巷道圍巖變形機理及控制技術(shù)

  更多相關文章： 掘采全過程 綜放開采 沿空掘巷 巷道圍巖 變形機理 控制技術(shù)

【摘要】：近年來沿空掘巷技術(shù)在我國得到了廣泛的應用,但在生產(chǎn)中進行沿空巷道支護設計與施工時基本根據(jù)經(jīng)驗或工程類比來選擇支護形式和參數(shù),面臨著巷道維護困難、變形量大等問題。因此針對掘采全過程綜放沿空巷道圍巖變形機理及控制技術(shù)進行研究對提高煤炭采出率、確保巷道安全具有重要意義。本文綜合運用試驗測試、理論分析、數(shù)值計算模擬和現(xiàn)場實測等方法與手段,對掘采全過程綜放沿空巷道圍巖變形和應力演化規(guī)律進行了系統(tǒng)的研究,取得了如下成果:(1)利用萬能試驗機及MTS815.02巖石力學測試系統(tǒng)對煤巖巖樣進行了基本力學性能及三軸蠕變性能測試,得到了煤巖蠕變變形規(guī)律,根據(jù)三元件Kelvin模型和改進的西原模型建立了三維應變狀態(tài)下的蠕變本構(gòu)方程,得出了不同應力條件下的蠕變曲線,為沿空巷道煤巖變形分析提供了理論依據(jù)。(2)基于沿空掘巷巷道圍巖變形及回采工作面覆巖運移規(guī)律并結(jié)合巷道圍巖大小結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性原理,分析了控制上區(qū)段弧形三角巖塊穩(wěn)定性的關鍵因素,建立了沿空巷道直接頂結(jié)構(gòu)力學模型;系統(tǒng)分析了掘巷前、后直接頂結(jié)構(gòu)受力特征,建立了弧形三角關鍵塊體穩(wěn)定性判定方程。(3)根據(jù)放頂煤沿空巷道圍巖結(jié)構(gòu)特征,分析了頂煤穩(wěn)定性影響因素,建立了頂煤變形力學模型,在Winkler彈性地基梁模型的基礎上得到了頂煤下沉曲線(值)的解析解。通過MATLAB編制計算程序,分析不同支護強度下頂煤下沉量與頂煤剛度的關系,得到了頂板下沉值與頂煤剛度的關系。(4)基于回采階段綜放面沿空巷道圍巖變形特征,研究了二次采動影響下基本頂壓力疊加分布規(guī)律,建立了基本頂?shù)姆蔷鶆驈椥詨|層薄板力學模型,分析了影響基本頂穩(wěn)定的因素;根據(jù)沿空巷道頂板變形研究成果,建立實體煤幫和窄煤柱的平面應變流變力學模型,提出沿空巷道需隨著采掘活動的變化分階段分步驟的加強支護,并結(jié)合現(xiàn)場實際確定了窄煤柱合理留設寬度。(5)通過數(shù)值模擬分析在掘進及回采期間不同寬度護巷煤柱的受力及變形大小,研究了窄煤柱寬度對掘巷期間和回采期間巷道應力和變形的影響,綜合分析確定了窄煤柱合理留設寬度。(6)對新安煤礦3304工作面材料巷掘進與回采期間圍巖穩(wěn)定性、支護效果進行了全面的監(jiān)測,工程實踐表明窄煤柱沿空掘巷穩(wěn)定關鍵在于窄煤柱,因此加強窄煤柱支護,從而提高其承載能力,有利于減少三角塊回轉(zhuǎn)下沉、頂煤下沉,同時保證了窄煤柱自身穩(wěn)定,減小兩幫相對移近量,達到巷道圍巖整體穩(wěn)定。
【關鍵詞】：掘采全過程 綜放開采 沿空掘巷 巷道圍巖 變形機理 控制技術(shù)
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD353
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• Extended Abstract8-22
• 變量注釋表22-27
• 1 緒論27-40
• 1.1 研究目的及意義27
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀27-37
• 1.3 研究內(nèi)容和方法37-38
• 1.4 技術(shù)路線38-39
• 1.5 主要創(chuàng)新點39-40
• 2 巷道圍巖流變特性力學性能測試40-56
• 2.1 圍巖變形特征40
• 2.2 圍巖基本力學性能測試40-48
• 2.3 煤巖體蠕變性能測試48-50
• 2.4 煤巖體蠕變力學模型50-54
• 2.5 本章小結(jié)54-56
• 3 掘巷階段綜放沿空巷道圍巖穩(wěn)定特征及破壞規(guī)律56-78
• 3.1 綜放沿空巷道圍巖的基本特征56-57
• 3.2 掘巷階段綜放沿空巷道覆巖運動規(guī)律57-61
• 3.3 掘巷階段綜放沿空巷道圍巖大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析61-67
• 3.4 掘巷階段綜放沿空巷道圍巖小結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析67-77
• 3.5 本章小結(jié)77-78
• 4 回采階段綜放沿空巷道圍巖變形及破壞規(guī)律78-109
• 4.1 普通綜放回采巷道圍巖破壞特征和巖層受力分布78-81
• 4.2 回采階段綜放沿空巷道圍巖破壞特征和巖層受力分布81-84
• 4.3 回采階段沿空巷道圍巖變形理論分析84-107
• 4.4 本章小結(jié)107-109
• 5 綜放沿空巷道圍巖應力和變形數(shù)值模擬109-128
• 5.1 數(shù)值計算模型及模擬方案109-112
• 5.2 掘巷階段巷道圍巖應力分布規(guī)律112-116
• 5.3 回采階段巷道圍巖應力及變形分析116-127
• 5.4 本章小結(jié)127-128
• 6 綜放沿空巷道圍巖變形控制及現(xiàn)場實踐128-153
• 6.1 工程背景128-129
• 6.2 沿空巷道支護設計129-133
• 6.3 巷道支護效果分析133-152
• 6.4 本章小結(jié)152-153
• 7 結(jié)論與展望153-155
• 7.1 結(jié)論153-154
• 7.2 展望154-155
• 參考文獻155-167
• 作者簡歷167-169
• 學位論文數(shù)據(jù)集169

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本文編號：683053