本文關(guān)鍵詞：極破碎大變形煤巖體巷道變形機(jī)理及支護(hù)研究

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【摘要】：目前,復(fù)雜條件下的軟巖巷道穩(wěn)定性控制已成為當(dāng)今地下巷道工程中最為復(fù)雜的難題,嚴(yán)重制約著礦井開采的高產(chǎn)、高效、低耗及安全生產(chǎn)水平,阻礙著礦井開采的健康可持續(xù)發(fā)展。在我國煤礦的地下開采過程中,存在大量的軟巖巷道,其圍巖賦存的地質(zhì)條件較為復(fù)雜,特別是極破碎軟弱煤巖體巷道,其圍巖巖性結(jié)構(gòu)、水理特性及應(yīng)力分布環(huán)境等復(fù)雜多變,導(dǎo)致該類巷道破壞機(jī)制存在多樣性,且以往針對(duì)于煤巖體巷道的圍巖破壞機(jī)理與支護(hù)控制理論研究的條件和側(cè)重點(diǎn)都不盡相同。因此,針對(duì)特定地質(zhì)條件下的極破碎大變形煤巖體巷道進(jìn)行圍巖變形破壞力學(xué)機(jī)理及其支護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究,對(duì)維護(hù)該類巷道的圍巖穩(wěn)定性控制具有重要的理論意義和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用價(jià)值。論文以貴州木孔煤礦11301綜采工作面運(yùn)輸順槽為工程背景,以國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51574122)為依托,根據(jù)其圍巖賦存特點(diǎn),系統(tǒng)地分析得出了圍巖變形破壞特征及其力學(xué)失穩(wěn)機(jī)理,采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、理論分析、數(shù)值模擬以及現(xiàn)場(chǎng)工程試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法開展研究,提出了能有效維護(hù)該類巷道穩(wěn)定的控制性對(duì)策及最優(yōu)支護(hù)方案。對(duì)此,本文主要在以下方面進(jìn)行了研究:(1)通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和實(shí)測(cè),調(diào)取了礦井地質(zhì)資料、11301綜采工作面運(yùn)輸順槽圍巖巖層柱狀圖及其斷面支護(hù)形式及參數(shù),跟蹤調(diào)查了原支護(hù)斷面的巷道圍巖變形破壞特點(diǎn)、支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞情況及現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)巷道圍巖內(nèi)部裂隙發(fā)育狀況,總結(jié)得出巷道圍巖的破壞特征和圍巖體破碎情況。(2)針對(duì)11301綜采工作面運(yùn)輸順槽圍巖體進(jìn)行了X衍射試驗(yàn)、點(diǎn)載荷強(qiáng)度試驗(yàn)和巖石崩解性試驗(yàn)等一系列基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn),分別探明了圍巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)裂隙發(fā)育情況、圍巖礦物成份、圍巖體力學(xué)強(qiáng)度和水理特性,為巷道支護(hù)方案的確定奠定了理論基礎(chǔ)。(3)通過綜合分析影響巷道圍巖變形破壞的各個(gè)因素,建立了頂板、兩幫力學(xué)失穩(wěn)模型,并結(jié)合底板嚴(yán)重的底臌現(xiàn)象,得出了原支護(hù)結(jié)構(gòu)下巷道圍巖力學(xué)失穩(wěn)機(jī)理、圍巖失穩(wěn)判定條件及底板底鼓量估算表達(dá)式。(4)基于破碎極不穩(wěn)定巷道圍巖的控制對(duì)策和“疊加壓縮拱”理論,提出了以“長、短錨索”為主體的聯(lián)合支護(hù)方案,運(yùn)用正交試驗(yàn)法通過FLAC 3D數(shù)值計(jì)算得出不同組合情況的支護(hù)效果,并有針對(duì)性地分析對(duì)比在最差支護(hù)方案和最優(yōu)支護(hù)方案條件下巷道圍巖變形收斂量、位移變化情況及圍巖應(yīng)力分布情況等,并最終得出結(jié)論。(5)根據(jù)試驗(yàn)巷道11202風(fēng)巷的實(shí)際情況,利用數(shù)值優(yōu)化確定的最佳支護(hù)方案情況,得出了該巷道的斷面支護(hù)方案及支護(hù)參數(shù),并對(duì)支護(hù)斷面進(jìn)行了為期6個(gè)月的巷道圍巖表面收斂及錨索的受力情況監(jiān)測(cè),根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果,驗(yàn)證并評(píng)價(jià)其支護(hù)效果。
【關(guān)鍵詞】：煤巖體 運(yùn)輸順槽 變形機(jī)理 聯(lián)合支護(hù)方案 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD353
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 課題的提出及研究目的和意義12-14
• 1.1.1 課題來源12
• 1.1.2 課題背景12-13
• 1.1.3 研究目的和意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進(jìn)展14-17
• 1.2.1 軟巖巷道支護(hù)理論研究現(xiàn)狀與進(jìn)展14-16
• 1.2.2 國內(nèi)外軟巖工程支護(hù)技術(shù)研究進(jìn)展與現(xiàn)狀16-17
• 1.3 現(xiàn)行軟巖巷道支護(hù)存在的問題17-18
• 1.4 研究方法18-19
• 1.5 研究內(nèi)容及技術(shù)路線19-22
• 第二章 極破碎大變形煤巖體巷道圍巖變形破壞特征分析22-32
• 2.1 礦井概況22-24
• 2.2 巷道概況24-27
• 2.2.1 11301綜采工作面運(yùn)輸順槽工程地質(zhì)條件24-25
• 2.2.2 巷道斷面及原支護(hù)設(shè)計(jì)25-27
• 2.3 巷道變形破壞情況27-30
• 2.3.1 巷道圍巖變形破壞情況27-28
• 2.3.2 巷道圍巖的支護(hù)結(jié)構(gòu)失效情況28
• 2.3.3 巷道圍巖的內(nèi)部裂隙發(fā)育情況28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第三章 極破碎大變形煤巖體巷道圍巖力學(xué)性質(zhì)分析32-42
• 3.1 巷道圍巖巖性物相分析32-33
• 3.2 點(diǎn)載荷強(qiáng)度指數(shù)測(cè)定33-39
• 3.2.1 ZN-Ⅳ型點(diǎn)載荷儀34
• 3.2.2 試驗(yàn)步驟34-35
• 3.2.3 數(shù)據(jù)計(jì)算35-39
• 3.3 巖石崩解性試驗(yàn)39-41
• 3.3.1 試驗(yàn)方法39-41
• 3.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 極破碎大變形煤巖體巷道圍巖失穩(wěn)與破壞機(jī)理分析42-54
• 4.1 圍巖變形破壞的影響因素分析42-45
• 4.1.1 地質(zhì)因素的影響42-44
• 4.1.2 非地質(zhì)因素的影響44-45
• 4.2 巷道失穩(wěn)破壞機(jī)理45-50
• 4.2.1 巷道頂板失穩(wěn)力學(xué)機(jī)理45-48
• 4.2.2 兩幫失穩(wěn)力學(xué)機(jī)理48-50
• 4.3 巷道底臌機(jī)理50-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 極破碎大變形煤巖體巷道圍巖穩(wěn)定性控制及支護(hù)參數(shù)優(yōu)化54-68
• 5.1 破碎極不穩(wěn)定巷道圍巖穩(wěn)定性控制54-57
• 5.1.1 穩(wěn)定性控制對(duì)策54-55
• 5.1.2 穩(wěn)定性控制支護(hù)技術(shù)及支護(hù)原理55-57
• 5.2 基于正交試驗(yàn)的支護(hù)參數(shù)優(yōu)化57-65
• 5.2.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)57-58
• 5.2.2 數(shù)值計(jì)算分析58-65
• 5.3 本章小結(jié)65-68
• 第六章 工程試驗(yàn)及支護(hù)效果分析68-74
• 6.1 試驗(yàn)巷道工程概況及支護(hù)參數(shù)68-70
• 6.2 現(xiàn)場(chǎng)施工與支護(hù)效果70-72
• 6.2.1 施工工藝70
• 6.2.2 變形結(jié)果分析70-72
• 6.3 本章小結(jié)72-74
• 第七章 主要結(jié)論與展望74-78
• 7.1 主要結(jié)論74-75
• 7.2 展望75-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-84
• 附錄84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號(hào)：893721