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《河北工程大学》 2017年
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云驾岭煤矿12303工作面沿空留巷二次采动围岩稳定性研究

梁建  
【摘要】:本文以云驾岭煤矿12303运输巷为研究背景,通过综合运用理论分析、数值模拟、相似材料模拟实验以及结合现场工业性试验,研究了云驾岭煤矿12303工作面沿空留巷受二次采动影响下,巷道围岩应力分布状态,巷道表面围岩变形规律以及上覆岩层的垮落特征。对不同阶段围岩受力规律进行研究并提出支护方案。通过数值模拟技术建立模型,分析出距工作面不同距离巷道围岩受二次采动影响时垂直应力、垂直位移以及塑性破坏区分规律及范围,通过分析可知在工作面与回风巷交叉位置垂直垂直应力最大,巷道变形最严重区域在距离工作面20m范围内,工作面开采过后以剪切破坏为主,破坏深度在采空区以下20m。从而有针对性的采取措施减小巷道受二次采动的影响。通过相似模拟实验模拟出沿煤层倾斜方向巷道围岩受二次采动影响时覆岩运移规律,通过三位静态变形测量系统对上覆岩层沉降变化进行分析,进而得出巷道受二次采动影响时巷道顶板以整体平行下沉为主且相比一次采动时巷道围岩变形较大。最后通过工业性试验对巷道支护效果进行监测和评价,为高效留巷提供技术保障,为本矿后续巷旁充填体整体设计、参数优化、现场实施等提供理论支持和经验参考。通过现场实测得知受二次采动时工作面距测站10m时巷道围岩变形剧烈仅为初始巷道面积的50%。当巷道受到二次采动时锚杆锚索受力均大于运输巷,为了使留巷更加成功,应注意在工作面前方40m加强锚杆锚索的预紧力,对锚杆、锚索进行二次预紧,使锚固作用达到最佳支护效果。
【关键词】:沿空留巷 围岩变形 二次采动 锚杆锚索 数值模拟 相似模拟
【学位授予单位】:河北工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD322
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-11
  • 第1章 绪论11-19
  • 1.1 课题研究背景和意义11-12
  • 1.2 国内外研究现状12-16
  • 1.2.1 国内研究现状12-15
  • 1.2.2 国外研究现状15-16
  • 1.3 研究的主要内容及方法16-19
  • 1.3.1 研究内容16
  • 1.3.2 研究方法16-19
  • 第2章 沿空留巷围岩活动规律与支护方式研究19-37
  • 2.1 采场矿压特点19-20
  • 2.2 沿空留巷覆岩运移规律研究20-25
  • 2.2.1 沿空留巷覆岩断裂移动规律20-22
  • 2.2.2 沿空留巷上覆岩层垮落形式22-23
  • 2.2.3 一次沿空留巷关键块断裂移动规律23-24
  • 2.2.4 二次沿空留巷关键块断裂移动规律24-25
  • 2.3 沿空巷道围岩应力分布特点25-30
  • 2.3.1 沿空巷道两帮应力分布25-26
  • 2.3.2 沿空巷道受工作面支撑压力作用26-27
  • 2.3.3 沿空留巷留巷期间煤帮应力分布研究27-30
  • 2.4 沿空留巷巷道支护理论30-35
  • 2.4.1 锚杆支护理论与应用30-34
  • 2.4.2 锚索支护机理与方法34-35
  • 2.4.3 锚杆锚索联合支护原理35
  • 2.5 本章小结35-37
  • 第3章 沿空留巷二次采动围岩稳定性数值模拟研究37-46
  • 3.1 数值模拟软件简介37
  • 3.2 12305 工作面概况37-40
  • 3.2.1 地质概述37-38
  • 3.2.2 生产技术水平概述38-40
  • 3.3 模型建立40
  • 3.4 模拟结果及其分析40-45
  • 3.4.1 距工作面不同距离垂直应力云图对比分析41-42
  • 3.4.2 距工作面不同距离垂直位移云图对比分析42-43
  • 3.4.3 距工作面不同距离塑性区影响分布43-45
  • 3.5 本章小结45-46
  • 第4章 沿空留巷二次采动覆岩运移规律相似模拟研究46-54
  • 4.1 相似材料模拟研究46-48
  • 4.1.1 实验目的46
  • 4.1.2 实验巷道工程地质条件46
  • 4.1.3 相似材料模拟实验的模型设计46-48
  • 4.2 二次采动覆岩运移规律分析48-53
  • 4.2.1 模型开采过程48-49
  • 4.2.2 二次采动覆岩移动变形特征49-51
  • 4.2.3 二次采动影响覆岩下沉量分析51-53
  • 4.4 本章小结53-54
  • 第5章 云驾岭矿沿空留巷二次采动实测54-64
  • 5.1 测站布置54
  • 5.2 测点布置54-56
  • 5.3 巷道围岩变形观测结果与分析56-60
  • 5.3.1 受一次采动时巷道围岩变形观测结果与分析57-58
  • 5.3.2 受二次采动时巷道围岩变形观测结果与分析58-59
  • 5.3.3 一次采动和二次采动影响下巷道围岩变形对比分析59-60
  • 5.4 巷道锚杆锚索受力观测结果与分析60-63
  • 5.4.1 受一次采动时巷道锚杆锚索受力观测结果与分析60-61
  • 5.4.2 受二次采动时巷道锚杆锚索受力观测结果与分析61-62
  • 5.4.3 一次采动和二次采动影响下锚杆锚索受力对比分析62-63
  • 5.5 本章小结63-64
  • 结论与展望64-66
  • 6.1 结论64-65
  • 6.2 展望65-66
  • 致谢66-68
  • 参考文献68-72
  • 作者简介72-73
  • 攻读硕士学位期间主修课程73-74
  • 发表论文和参加科研情况说明74-75

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