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千米深井綜放沿空掘巷圍巖變形破壞演化機(jī)理及控制研究

發(fā)布時間:2016-11-28 13:21

  本文關(guān)鍵詞:千米深井綜放沿空掘巷圍巖變形破壞演化機(jī)理及控制研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


《山東大學(xué)》 2015年

千米深井綜放沿空掘巷圍巖變形破壞演化機(jī)理及控制研究

王德超  

【摘要】:以千米深井綜放沿空掘巷為研究對象,采用室內(nèi)試驗、現(xiàn)場探測、數(shù)值模擬、地質(zhì)力學(xué)模型試驗和理論分析等相結(jié)合的手段,研究深井綜放沿空掘巷圍巖變形破壞特性,在此基礎(chǔ)上,對綜放沿空掘巷圍巖應(yīng)力及位移演化機(jī)理進(jìn)行了分析,揭示了不同煤柱寬度條件下圍巖變形破裂演化機(jī)制,通過建立深井綜放沿空掘巷巷幫圍巖力學(xué)分析模型,推導(dǎo)出煤體極限平衡區(qū)寬度和圍巖應(yīng)力位移計算公式,并結(jié)合數(shù)值模擬優(yōu)化和工程類比等手段,提出了一種深井綜放沿空掘巷煤柱寬度確定方法,根據(jù)圍巖變形破壞特征,提出相應(yīng)的圍巖控制對策。論文得到以下主要結(jié)論:(1)明確了千米深井綜放沿空掘巷的圍巖變形破壞特性,主要包括圍巖變形劇烈、流變性顯著,圍巖松動破壞極易超出錨固區(qū),支護(hù)構(gòu)件破斷失效嚴(yán)重,煤體側(cè)向應(yīng)力峰值位置顯著大于中淺部礦井等,初步揭示了深井綜放沿空掘巷圍巖變形破壞的主要原因:巷道圍巖所處應(yīng)力環(huán)境復(fù)雜,巷道支護(hù)參數(shù)選擇不合理及巷道斷面尺寸大等。進(jìn)一步采用數(shù)值模擬方法,對煤柱寬度、斷面尺寸、煤層埋深、煤層采厚等不同因素對圍巖應(yīng)力和位移分布的影響規(guī)律進(jìn)行了分析,進(jìn)一步闡明了圍巖變形破壞特性。(2)開展了深井綜放沿空掘巷大型精細(xì)化地質(zhì)力學(xué)模型試驗,對不同煤柱留設(shè)寬度條件下圍巖應(yīng)力及位移演化機(jī)理和分布特征進(jìn)行了研究,揭示了深井綜放沿空掘巷在上工作面回采期間、巷道掘進(jìn)期間及本工作面回采期間全過程的圍巖變形破壞機(jī)制。(3)考慮巷幫與頂?shù)装褰缑婷簬r體強(qiáng)度軟化特性,建立了深井綜放沿空掘巷煤柱幫和實體煤幫力學(xué)分析模型,推導(dǎo)出深井綜放沿空掘巷極限平衡區(qū)寬度和兩幫煤體應(yīng)力位移理論計算公式,明確了煤層埋深、巷道高度、界面剪應(yīng)力剛度軟化系數(shù)和界面力學(xué)參數(shù)等因素對煤體極限平衡區(qū)寬度、圍巖應(yīng)力和位移分布的影響規(guī)律,為現(xiàn)場設(shè)計施工提供了重要的理論支撐。(4)以煤體應(yīng)力極限平衡區(qū)寬度計算理論為基礎(chǔ),綜合考慮工作面地質(zhì)條件、應(yīng)力環(huán)境、構(gòu)造需求等因素,結(jié)合數(shù)值模擬優(yōu)化和工程類比手段,提出了一種深井綜放沿空掘巷煤柱留設(shè)寬度確定方法;谠摲椒,依托趙樓煤礦具體工程實例,確定了類似地質(zhì)條件下深井綜放沿空掘巷合理煤柱留設(shè)寬度。(5)采用應(yīng)力在線和微震監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合的方法對深井綜放工作面超前支承壓力分布特征進(jìn)行了系統(tǒng)精確分析,提出工作面推采過程可以劃分為四個階段分析超前支承壓力分布特征,即工作面初采階段、工作面“初次見方”階段、工作面正常推進(jìn)階段和工作面“二次見方”階段,為工作面回采期間設(shè)計更加合理的超前支護(hù)距離和支護(hù)強(qiáng)度提供現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)。(6)現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明,趙樓煤礦千米深井綜放沿空掘巷煤柱留設(shè)寬度為5m時,采用沿空巷道掘巷期間“頂板錨網(wǎng)帶索、縱向鋼帶+兩幫錨網(wǎng)梯索、縱向鋼筋梯+煤柱幫部錨索強(qiáng)化加噴漿+實體煤幫鉆孔卸壓”強(qiáng)化支護(hù)和工作面回采期間圍巖分級分段加固的聯(lián)合支護(hù)技術(shù),巷道圍巖控制效果能夠滿足工作面正常生產(chǎn)要求,有效解決了深井綜放沿空掘巷支護(hù)技術(shù)難題,研究結(jié)果為類似復(fù)雜難支護(hù)巷道提供了有益借鑒。

【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:山東大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號】:TD353
【目錄】:

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5 蔣世杰;;大傾角動壓影響下的沿空掘巷技術(shù)[A];第3屆全國煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C];2008年

6 孫利輝;楊本生;王桂明;王書剛;;孤島煤柱輕放面“下原位”沿空掘巷支護(hù)技術(shù)研究[A];中國巖石力學(xué)與工程實例第一屆學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

7 舒生;李秋林;;中嶺礦中厚煤層沿空掘巷瓦斯防治技術(shù)的研究[A];中國煤炭學(xué)會煤礦安全專業(yè)委員會2009年學(xué)術(shù)研討會交流論文(部分)[C];2009年

8 王艷斌;;顧橋礦深部高應(yīng)力沿空掘巷圍巖強(qiáng)化控制技術(shù)[A];第六屆全國煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C];2011年

9 侯宇剛;江兆利;呂衛(wèi)東;;較薄厚煤層孤島綜放工作面沿空掘巷圍巖控制技術(shù)[A];山東省煤礦沖擊地壓防治研討會議論文集[C];2007年

10 房桂來;;沿空掘巷錨桿錨網(wǎng)支護(hù)[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展(下冊)[C];1999年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 王德超;千米深井綜放沿空掘巷圍巖變形破壞演化機(jī)理及控制研究[D];山東大學(xué);2015年

2 李敬佩;許疃礦無煤柱沿空掘巷的圍壓特征及關(guān)鍵支護(hù)技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)(北京);2014年

3 溫克珩;深井綜放面沿空掘巷窄煤柱破壞規(guī)律及其控制機(jī)理研究[D];西安科技大學(xué);2009年

4 彭林軍;特厚煤層沿空掘巷圍巖變形失穩(wěn)機(jī)理及其控制對策[D];中國礦業(yè)大學(xué)(北京);2012年

5 胡學(xué)軍;王莊礦大斷面沿空掘巷圍巖變形控制及快速成巷技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)(北京);2012年

6 曲天智;深井綜放沿空巷道圍巖變形演化規(guī)律及控制[D];中國礦業(yè)大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 戚福周;極松散煤層完全沿空掘巷支護(hù)技術(shù)研究[D];安徽理工大學(xué);2015年

2 邢攀;沿空掘巷中錨筋夾芯煤柱混凝土隔離墻的結(jié)構(gòu)性能研究[D];西安科技大學(xué);2012年

3 劉權(quán);四臺煤礦沿空掘巷圍巖控制技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

4 聶建湘;朱集礦深井復(fù)合頂板沿空掘巷控制技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

5 王冕;新安煤礦沿空掘巷防突效果考察技術(shù)研究[D];河南理工大學(xué);2011年

6 徐乃忠;大采高沿空掘巷底臌機(jī)理及控制研究[D];安徽理工大學(xué);2005年

7 朱才坤;海石灣礦深部沿空掘巷圍巖控制技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

8 安昌輝;深井綜放開采沿空掘巷采動影響圍巖變形機(jī)理研究[D];山東科技大學(xué);2007年

9 曹建軍;深井采場沿空掘巷關(guān)鍵技術(shù)研究[D];山東科技大學(xué);2008年

10 種德雨;利民煤礦迎回采面沿空掘巷圍巖穩(wěn)定控制技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年


  本文關(guān)鍵詞:千米深井綜放沿空掘巷圍巖變形破壞演化機(jī)理及控制研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。



本文編號:196805

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