我國(guó)埋深1000m以下的煤炭資源豐富,主要分布在中東部地區(qū)。與淺部煤礦相比,千米深井最大的特點(diǎn)是地應(yīng)力高、采動(dòng)影響強(qiáng)烈,巷道開挖后即表現(xiàn)為變形大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、穩(wěn)定性差,受到工作面采動(dòng)影響后,圍巖變形與破壞進(jìn)一步加劇,甚至出現(xiàn)冒頂、沖擊地壓等災(zāi)害。適用于中淺部煤礦的圍巖控制方法與技術(shù)不能解決千米深井難題。為此,本文以我國(guó)淮南礦區(qū)中煤新集口孜東礦千米深井121302工作面運(yùn)輸巷為工程背景,采用理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、相似材料模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬及井下試驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究千米深井巷道圍巖大變形機(jī)理及支護(hù)-改性-卸壓協(xié)同控制原理及技術(shù),為千米深井巷道圍巖控制提供基礎(chǔ)。本文研究?jī)?nèi)容包括五個(gè)方面:（1）從地應(yīng)力、圍巖裂化、超長(zhǎng)工作面采動(dòng)、偏應(yīng)力誘導(dǎo)圍巖擴(kuò)容等多個(gè)角度研究千米深井巷道圍巖大變形機(jī)理。（2）采用相似材料模型試驗(yàn)對(duì)比研究單一錨桿錨索支護(hù)與支護(hù)-改性-卸壓協(xié)同控制2種方案下巷道圍巖及支護(hù)體受力、巷道裂隙分布與變形規(guī)律。（3）采用數(shù)值模擬研究單一錨桿錨索支護(hù)、支護(hù)-改性-卸壓等多種方案下巷道圍巖變形破壞機(jī)理,揭示千米深井巷道支護(hù)-改性-卸壓協(xié)同控制原理。（4）研發(fā)千米深井巷道支護(hù)-改性-卸壓協(xié)... 

【文章來(lái)源】：煤炭科學(xué)研究總院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：188 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

千米深井巷道圍巖大變形（新集）

1緒論—2—圖1.1千米深井巷道圍巖大變形（新集）圖1.2強(qiáng)動(dòng)壓下巷道大范圍網(wǎng)兜（潞安）在深部高地應(yīng)力與強(qiáng)采動(dòng)疊加作用下，深部巷道圍巖發(fā)生長(zhǎng)時(shí)流變大變形、圍巖整體擠出、煤巖體軟化、裂隙閉合，高應(yīng)力作用下圍巖滲透性差，傳統(tǒng)的裂隙巖體低壓注漿難以注入圍巖，在深部高應(yīng)力強(qiáng)采動(dòng)巷道圍巖條件下，注漿加固如何提高錨桿的錨固力、提高圍巖的完整性和強(qiáng)度需要系統(tǒng)研究。水力壓裂技術(shù)近年來(lái)在煤礦堅(jiān)硬頂板控制、強(qiáng)烈動(dòng)壓影響巷道卸壓中逐步得推廣應(yīng)用。在水力壓裂裂縫開啟與擴(kuò)展研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究，取得了較多研究成果[10-12]。但是，煤礦千米深井強(qiáng)采動(dòng)巷道圍巖水力壓裂卸壓機(jī)理目前仍不清楚。針對(duì)千米深井強(qiáng)采動(dòng)巷道圍巖大變形，提出了高預(yù)應(yīng)力錨桿主動(dòng)支護(hù)-注漿加固主動(dòng)改性-水力壓裂主動(dòng)卸壓“三主動(dòng)”協(xié)同控制的理念，但錨桿支護(hù)-注漿改性-水力壓裂卸壓如何協(xié)同作用，三者之間的時(shí)空關(guān)系如何，通過什么樣的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)等，沒有進(jìn)行系統(tǒng)研究。為此，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“煤礦千米深井圍巖控制及智能開采技術(shù)”的資助下，論文擬針對(duì)煤礦千米深井軟巖高應(yīng)力、強(qiáng)采動(dòng)巷道圍巖條件，采用理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、相似模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬及井下試驗(yàn)的方法開展研究。揭示高預(yù)應(yīng)力錨桿主動(dòng)支護(hù)-劈裂注漿主動(dòng)改性-水力壓裂主動(dòng)卸壓“三主動(dòng)”協(xié)同控制原理，開發(fā)配套技術(shù)，為提升煤礦深部煤礦巷道圍巖控制提供有效方法。1.2國(guó)內(nèi)外研究概況—文獻(xiàn)綜述1.2.1深部高應(yīng)力巷道圍巖控制機(jī)理研究現(xiàn)狀康紅普[13,14]基于煤礦井下地質(zhì)力學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)，分析了深部巷道地應(yīng)力分布特征。針對(duì)深部巷道地應(yīng)力高、采動(dòng)影響強(qiáng)烈的特點(diǎn)，總結(jié)了適用于深部巷道的支護(hù)法、加固法、應(yīng)力控制法，提出了基于地質(zhì)力學(xué)測(cè)試、以錨固與注漿為核心的巷

1緒論—3—侯朝炯等[15-17]提出了針對(duì)深部高應(yīng)力圍巖巷道應(yīng)當(dāng)從降低巷道圍巖應(yīng)力、強(qiáng)化圍巖力學(xué)性能、設(shè)計(jì)合理的支護(hù)系統(tǒng)及優(yōu)化巷道斷面等方式研究。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的具體條件提出了卸壓巷道、巷道優(yōu)化布置、卸壓鉆孔等方式的應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)，如圖1.3所示。(a)卸壓巷道(b)鉆孔(c)應(yīng)力分布圖1.3深部巷道應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)Fig.1.3Stresstransfertechnologyofdeeproadway袁亮[18]針對(duì)淮南礦區(qū)深部圍巖控制，研究了深部高地應(yīng)力、高滲透壓、高溫梯度共同作用下圍巖變形破壞規(guī)律，提出了“應(yīng)力狀態(tài)恢復(fù)改善、圍巖增強(qiáng)、破裂固結(jié)與損傷修復(fù)、應(yīng)力轉(zhuǎn)移與承載圈擴(kuò)大”的深部巷道圍巖控制原理，并提出了分步聯(lián)合支護(hù)的技術(shù)方案。姜耀東[19,20]研究了開灤礦區(qū)深部開采中巷道圍巖的應(yīng)力環(huán)境、變形破壞及動(dòng)力特征指出，開灤礦井千米深井水平構(gòu)造應(yīng)力遠(yuǎn)大于自重應(yīng)力，表現(xiàn)出不可避免的流變大變形和底臌。而隨著煤層深度的增大，軟弱的煤層容易發(fā)生整層的突出。李術(shù)才[21]針對(duì)巨野礦區(qū)深部高地應(yīng)力厚頂煤巷道提出了“先抗后讓后抗”的支護(hù)策略，在趙樓煤礦進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，通過研發(fā)的高強(qiáng)讓壓型錨索箱梁實(shí)現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力損失孝定量讓壓、支護(hù)力傳遞效果好及護(hù)表面積大等特點(diǎn)，有效的控制了巷道圍巖變形。劉泉聲[22-24]對(duì)煤礦深部巷道破裂圍巖非線性大變形進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)破裂圍巖的變形破壞具有一定的時(shí)滯性，局部的破壞可能引起整個(gè)圍巖系統(tǒng)的失穩(wěn)，基于此提出了分步聯(lián)合支護(hù)的技術(shù)方案并在淮南顧北礦取得了較好的試驗(yàn)效果。1、巷道掘進(jìn)迎頭；2、應(yīng)力轉(zhuǎn)移鉆孔；3、鉆孔前垂直應(yīng)力分布曲線；4、鉆孔后垂直應(yīng)力分布曲線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]高性能無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合注漿材料研究[J]. 管學(xué)茂,張海波,楊政鵬,李海艷,路建軍,狄紅豐,帥波,徐馳,王國(guó)普.  煤炭學(xué)報(bào). 2020(03)
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博士論文
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碩士論文
[1]煤巖水力壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律研究[D]. 張銳.中國(guó)石油大學(xué)(華東) 2017
[2]水力壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張帆.河南理工大學(xué) 2016
[3]錨桿桿體的受力狀態(tài)及支護(hù)作用研究[D]. 吳擁政.煤炭科學(xué)研究總院 2009
[4]深部破碎軟弱巷道圍巖破壞機(jī)理及強(qiáng)化控制技術(shù)研究[D]. 李敬佩.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2008
[5]高強(qiáng)船鋼沖擊韌性偏低的原因分析及對(duì)策研究[D]. 陳安福.重慶大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3323322