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《太原理工大学》 2007年
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特厚煤层大采高综采工作面设备撤出巷围岩稳定性研究

王吉生  
【摘要】: 众所周知,特厚煤层大采高综采工作面是高产高效工作面,采掘接替压力大,工作面搬家倒面比较频繁,传统施工方法已不能满足其快速、安全回撤的要求~[86]。预掘设备撤出巷作为回撤通道解决了这个难题。设备撤出巷平行于工作面,位于停采线附近,通常布置在煤层中,断面大,在掘进、使用期间经受采动影响十分强烈,维护困难,稳定性差。 本文综合运用以巷道围岩稳定性分类为基础的工程类比设计法、专家系统设计法、基于地质力学条件的三维数值模拟设计法、物理模拟试验法及围岩动态监测信息指标反馈与处理法,解决特厚煤层大采高工作面设备撤出巷围岩稳定性问题。具体做法是: (1)基于我国煤矿巷道围岩稳定性分类方案,结合从设备撤出巷地质资料中获得的与巷道围岩稳定性分类有关的7个指标及其变化范围,确定该巷道围岩稳定性类别,然后对照《锚杆支护技术规范》初步选择相应的锚杆支护形式及支护参数。 (2)按照设备撤出巷地质力学条件,采用太原理工大学采矿工艺研究所研制的《煤巷锚杆支护设计专家系统》,提出初始支护设计;然后运用大型岩土工程软件FLAC3D按照初始设计进行三维数值模拟试验,同时计算分析巷道采动影响前后不同埋深条件下围岩的应力应变特征,根据模拟结果分析知:采动对设备巷围岩稳定性有明显影响,采动前围岩处于稳定状态,采动后,围岩移近量及顶板离层加剧,当工作面推进至距巷帮20~30m时,巷道与工作面间煤体开始屈服破坏,因此,考虑采动影响,初始设计不能满足巷道稳定性要求,需要进行修改。 (3)在前两项工作的基础上,依据相似理论,采用长×高×厚=3000mm×3000mm×200mm的大型平面应变柔性加载试验装置,进行了物理仿真模拟试验。试验结果说明:设备撤出巷在工作面推进至20m以内后要进行加强支护;锚索对后期维护巷道稳定起着关键性作用等。 (4)由于地质条件的复杂性,初始设计和实际要求之间往往会产生偏差,设计不可能一步到位。本文采用巷道围岩动态监测的反馈信息指标与处理方法,对巷道围岩进行动态监测,包括锚固质量的日常检查和围岩动态的专项监测两部分,监测的目的是获取巷道围岩和支护体的各种变形和受力信息,以验证巷道支护的合理性。如果发现监测信息异常(超出监测信息反馈指标值),就要对初始设计进行反分析,修正设计,并对己施工的巷道采取补强加固措施。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TD353

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【参考文献】
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