隨著淺埋煤炭資源的逐步枯竭,煤礦開(kāi)采深度和開(kāi)采規(guī)模逐漸向大埋深、大采高方向發(fā)展,隨之出現(xiàn)了大量層狀頂板巷道。由于層狀頂板變形機(jī)理的高度復(fù)雜性及其難以支護(hù)的顯著特點(diǎn),層狀頂板的穩(wěn)定性問(wèn)題嚴(yán)重制約礦井的安全高效生產(chǎn),并成為當(dāng)前巖體工程領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,以巷道水平層狀頂板為研究對(duì)象,通過(guò)建立垂直地層荷載和水平構(gòu)造荷載共同作用下頂板巖梁的力學(xué)模型,分析了層狀頂板的拉壓域分布特征及其中性層偏移規(guī)律�？紤]巷道幫部穩(wěn)定性對(duì)層狀頂板有效跨度的影響,研究了不同片幫模式下的水平坍塌寬度,分析了巷幫不同穩(wěn)定狀態(tài)下的層狀頂板各巖梁破裂區(qū)開(kāi)展高度及其隱形冒落拱分布特征,進(jìn)而對(duì)層狀頂板的支護(hù)方案及其參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),主要結(jié)論如下:（1）建立了垂直荷載和水平構(gòu)造荷載作用下水平層狀頂板的力學(xué)模型。穩(wěn)定狀態(tài)的巷道幫部能夠限制頂板巖梁的撓曲位移,頂板巖梁受力狀態(tài)為固支梁模型;巷道幫部巖體在支承壓力作用下變形失穩(wěn)致使頂板巖梁端部發(fā)生撓曲變形,其受力狀態(tài)由固支梁模型轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)支梁模型。（2）運(yùn)用材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)理論推導(dǎo)了頂板巖梁撓度、彎矩及剪力的理論公式,得到了層狀頂板任一巖層在固支... 

【文章來(lái)源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

009-2019年煤礦事故起數(shù)和死亡人數(shù)

1緒論11緒論1.1選題背景及研究意義1.1.1選題背景我國(guó)是世界上第一大煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)家，煤炭資源在我國(guó)一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)的比例占70%以上，隨著近幾年新能源的開(kāi)發(fā)和利用，煤炭在能源領(lǐng)域的消費(fèi)比重有所下降，但仍是我國(guó)的主體能源[1-3]。現(xiàn)階段綜放開(kāi)采的回采巷道布置特點(diǎn)是將其沿煤層底板布置，由于在煤層中掘進(jìn)的巷道煤層強(qiáng)度一般較低，且頂板具有典型的層狀特征。當(dāng)層狀頂板巖層強(qiáng)度低、節(jié)理裂隙發(fā)育、分層厚度小且巷幫完整性差時(shí)，巷道極易發(fā)生頂板變形和冒落等煤礦災(zāi)害，事故所帶來(lái)的人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失飽受人民責(zé)難，如圖1.1~1.2所示[4]。圖1.12009-2019年煤礦事故起數(shù)和死亡人數(shù)圖1.22009-2019年煤礦各類(lèi)事故起數(shù)所占比例

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2412251+4815148ieiistiiieiiNlEIhhNlEI（3.14）3.4頂板應(yīng)力中性層位置影響因素分析為驗(yàn)證式（3.13）和（3.14）的合理性，以層狀頂板某一層巖梁為例，逐一討論側(cè)壓力系數(shù)、垂直地應(yīng)力、頂板巖體彈性模量及頂板厚跨比對(duì)巖梁中性層位置的影響。3.4.1側(cè)壓力系數(shù)對(duì)巖梁中性層位置的影響設(shè)某巷道開(kāi)挖跨度l=6.5m，頂板巖梁厚度h=0.50m，彈性模量E=1.10GPa，垂直地應(yīng)力q=7.5MPa，將上述參數(shù)代入式（3.13）和（3.14）得固支和簡(jiǎn)支條件下側(cè)壓力系數(shù)與受拉域高度的關(guān)系式為：0.070.250.170.25ftsthh（3.15）由式（3.15）可以得到側(cè)壓力系數(shù)與受拉域高度的關(guān)系如圖3.3所示。圖3.3頂板巖梁側(cè)壓力系數(shù)與受拉域高度的關(guān)系由圖3.3可以看出，固支巖梁和簡(jiǎn)支巖梁的受拉域高度隨側(cè)壓力系數(shù)的增加而增大，這說(shuō)明水平荷載的增大加劇了層狀頂板的失穩(wěn)，與文獻(xiàn)[33]的數(shù)值分析結(jié)果相吻合。同跨度條件下，簡(jiǎn)支巖梁受拉域高度較固支巖梁的低，應(yīng)力中性層位置向下移動(dòng)，表現(xiàn)為頂板塑性區(qū)范圍減校

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]我國(guó)煤礦安全事故統(tǒng)計(jì)分析及預(yù)測(cè)[J]. 黃繼廣,馬漢鵬,范春姣,姚絨絨.  陜西煤炭. 2020(03)
[2]深部層狀巖體巷道承載特性的物理模擬試驗(yàn)研究[J]. 蘇士龍,顧曉偉,張力,史新帥.  中國(guó)礦業(yè). 2020(01)
[3]復(fù)合頂板穩(wěn)定性分析及支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)[J]. 余濤,趙光明,孟祥瑞,程詳,李冠軍.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2020(S1)
[4]大厚度薄層復(fù)合頂板煤巷高強(qiáng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)[J]. 趙明洲,楊仁樹(shù),方娟.  煤礦安全. 2019(08)
[5]煤巷復(fù)合頂板巖層失穩(wěn)判別方法與冒頂隱患分級(jí)[J]. 馮吉成,許海濤,鄭赟,彭瑞,馬海燕.  煤炭工程. 2019(08)
[6]軟煤層復(fù)合頂板巷道圍巖受力變形規(guī)律試驗(yàn)研究[J]. 陳新年,樊佳偉,王景春,沈攀.  煤炭技術(shù). 2019(04)
[7]考慮層間黏聚力的水平層狀圍巖隧道頂板力學(xué)模型計(jì)算[J]. 羅彥斌,陳建勛,王利寶,鄧祥輝.  中國(guó)公路學(xué)報(bào). 2018(10)
[8]復(fù)合頂板煤巷圍巖穩(wěn)定性分析與支護(hù)技術(shù)[J]. 楊存智.  煤礦安全. 2018(01)
[9]厚硬頂板巷道穩(wěn)定性影響因素及強(qiáng)幫支護(hù)研究[J]. 單仁亮,原鴻鵠,孔祥松,李兆龍,黃鵬程.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2018(01)
[10]再論煤炭的科學(xué)開(kāi)采[J]. 錢(qián)鳴高,許家林,王家臣.  煤炭學(xué)報(bào). 2018(01)

博士論文
[1]趙莊礦大斷面煤巷層狀頂板變形失穩(wěn)機(jī)理及控制技術(shù)[D]. 李永亮.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 2017
[2]薄層狀煤巖互層頂板巷道圍巖控制機(jī)理及技術(shù)[D]. 楊吉平.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2013
[3]矩形巷道圍巖變形破壞機(jī)理及在王村礦的應(yīng)用研究[D]. 于遠(yuǎn)祥.西安科技大學(xué) 2013
[4]特厚復(fù)合頂板巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖穩(wěn)定的耦合控制研究[D]. 蘇學(xué)貴.太原理工大學(xué) 2013

碩士論文
[1]煤巷復(fù)合頂板的變形破壞規(guī)律分析及合理支護(hù)技術(shù)研究[D]. 蘇鋒.西安科技大學(xué) 2012
[2]煤巷層狀軟巖頂板破壞規(guī)律及支護(hù)研究[D]. 劉生龍.西安科技大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3620753