在煤礦中由于深部開采或高強開采引起的高應(yīng)力集中使得巷道變形日益嚴(yán)重,動力災(zāi)變事故顯現(xiàn)頻率不斷增加。巷道圍巖破壞的本質(zhì)是外力對其做功超過其儲能極限后剩余能量釋放的結(jié)果,僅通過應(yīng)力對巷道圍巖的變形破壞進(jìn)行分析和支護(hù),對于動力災(zāi)變事故的防治具有明顯的局限性。因此,本論文基于巷道圍巖能量演化的角度,通過理論分析、數(shù)值計算、試驗研究、現(xiàn)場工業(yè)性試驗,對巷道在掘進(jìn)和回采過程中圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分析,并提出高強吸能支護(hù)理論和技術(shù)。主要結(jié)論如下所述:(1)基于彈性力學(xué)和能量守恒定律,利用高斯散度定律建立了巷道掘進(jìn)和回采過程中圍巖能量輸入、積聚、耗散、釋放密度的演化模型;給出了不同斷面形狀的巷道圍巖能量分布和演化的求解方法及算例。針對煤礦井下復(fù)雜的地質(zhì)和應(yīng)力條件,利用建立的能量演化模型結(jié)合數(shù)值模擬,分析了巷道埋深、側(cè)壓系數(shù)、圍巖強度、巷道長徑比、掘進(jìn)和回采速度等因素對圍巖能量演化的影響。(2)根據(jù)巷道圍巖能量演化的特點,提出高強吸能支護(hù)理論,其內(nèi)涵為圍巖支護(hù)不僅需要考慮以高強阻力來抵抗圍巖變形,同時需要減少圍巖內(nèi)部能量積聚、吸收圍巖能量釋放;研發(fā)了實現(xiàn)該理論的高強吸能支護(hù)材料,包括高強吸能錨桿和高強吸能單體...

【文章頁數(shù)】：164 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
變量注釋表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線
    1.4 主要創(chuàng)新點
2 巷道掘進(jìn)和回采過程中圍巖的能量演化模型
    2.1 力學(xué)模型與基本假設(shè)
    2.2 巷道圍巖能量演化模型
    2.3 模型求解方法
    2.4 算例分析
    2.5 本章小結(jié)
3 巷道圍巖能量演化的影響因素分析
    3.1 數(shù)值計算模型和方案
    3.2 埋深和側(cè)壓系數(shù)的影響
    3.3 長徑比的影響
    3.4 圍巖強度的影響
    3.5 掘進(jìn)和回采速度的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 高強吸能支護(hù)原理與技術(shù)的研發(fā)
    4.1 高強吸能支護(hù)理論與技術(shù)
    4.2 高強吸能錨桿的結(jié)構(gòu)和工作機制
    4.3 高強吸能錨桿力學(xué)分析
    4.4 高強吸能錨桿靜力學(xué)特性試驗研究
    4.5 高強吸能單體支柱原理與力學(xué)特性
    4.6 本章小結(jié)
5 高強吸能支護(hù)系統(tǒng)控制巷道圍巖變形的數(shù)值模擬
    5.1 高強吸能支護(hù)系統(tǒng)的數(shù)值實現(xiàn)
    5.2 深部高應(yīng)力巷道在掘進(jìn)和回采過程中圍巖穩(wěn)定性分析
    5.3 大斷面巷道在掘進(jìn)和回采過程中圍巖穩(wěn)定性分析
    5.4 本章小結(jié)
6 高強吸能支護(hù)在大斷面開切眼圍巖控制的應(yīng)用
    6.1 基于高強吸能支護(hù)系統(tǒng)的“等效巷寬”支護(hù)理念
    6.2 工業(yè)性試驗
    6.3 礦壓觀測結(jié)果
    6.4 大斷面巷道等效巷寬支護(hù)設(shè)計流程
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3873894