收藏本站
《辽宁工程技术大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术

王猛  
【摘要】: 随着深部煤炭资源的不断开发以及深部矿井的建设,高地应力问题的出现成为危及井巷工程围岩体安全的主导因素,浅部开采的巷道支护理论及技术在深部开采巷道围岩受高应力状态下很难适应巷道围岩的稳定及支护问题,给巷道围岩稳定性及井巷施工安全提出了新的研究课题。因此,对深部开采巷道围岩变形破坏特征以及对其支护加固技术等问题的研究显得尤为重要和迫切。以此为出发点,本文结合国家自然科学基金面上项目“深部巷道围岩变形、破坏全过程及稳定控制机理”(50674083)、山东郓城煤矿委托项目“深井高应力巷道围岩破坏机理与控制技术的研究”及山东郓城煤矿埋深900m的井下掘进巷道为工程背景,以采矿学、岩体力学、弹塑性力学、断裂力学等理论为基础,通过相似材料模拟、理论分析、数值模拟、现场实测及工程实践等手段对煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征开展了试验研究,提出了适合于煤矿深部开采巷道围岩支护技术和方法。本文的研究内容主要包括以下几个方面: 利用大尺度三维地下工程综合模拟实验系统对煤矿深部开采条件下的巷道开展了“先加载,后开挖”的相似材料模拟试验。采用自行设计制作的气压芯模支护结构、可缩支护结构及无支护模拟了不同支护方式下的巷道围岩的破坏特征,利用主方向应变传感器获得了试验加载过程中的荷载传递规律和巷道围岩周围主应力大小及其方向的演化规律,采用位移计获得了有支护和无支护巷道围岩的收敛变形规律; 分析了相似材料模拟试验获得的深部高水平应力条件下不同支护形式的巷道围岩破坏特征,研究了巷道围岩内部和掘工作面的主应力大小及方向演化与巷道围岩变形破坏的关系,通过巷道围岩表面位移的收敛规律对不同支护形式的支护作用进行了分析; 根据相似材料模拟试验中深部开采巷道围岩的变形破坏特征及破坏区的范围,并采用钻孔摄像测量系统对郓城煤矿已掘巷道的变形破坏特征进行了观测,结果表明与相似材料模拟所获得的现象是一致的。采用能量分析方法研究了巷道围岩表面初始裂缝的产生原因,结合断裂力学相关理论对巷道开挖后围岩内裂缝的扩展、贯通过程进行了分析。首次发现了深部开采的巷道围岩在压剪作用下会随着主应力大小及方向的不断演化而逐渐向围岩深处扩展破坏,最终在压应力集中区域形成多条交错的剪切滑移裂缝,使巷道产生破坏失稳。同时对形成的剪切滑移裂缝的形态进行了数学描述; 根据深部开采巷道围岩变形破坏特征的理论分析,运用数值模拟软件FLAC3D对相似材料模拟试验进行了数值模拟验证,分析了深部开采条件下不同侧压系数、不同残余强度对巷道围岩破坏区大小、形状的影响; 根据相似材料模拟试验、理论分析、数值模拟及现场实测结果,针对深部巷道围岩稳定性控制进行了理论分析,并提出“适度让压、及时应力恢复,改善受力状态、固结修复,加固围岩、加强关键部位支护”的控制方法; 针对郓城煤矿深部开采的巷道支护存在的问题,根据实测结果及理论分析结果,有针对性的进行了支护方案设计并进行了现场工程试验。现场实测表明,采用的的支护方案有效的控制了巷道围岩的剧烈变形破坏,巷道使用安全性大大提高,验证了支护方案的可行性。
【学位授予单位】:辽宁工程技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TD353

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张智慧;潘一山;阎海鹏;;矿井深部矿压特征分析[J];煤炭科技;2007年04期
2 解世俊,孙凯年,郑永学,李元辉;金属矿床深部开采的几个技术问题[J];金属矿山;1998年06期
3 ;红透山铜矿深部开采地压活动监测与预防研讨会在省城召开[J];有色矿冶;2001年04期
4 欧洪宁;陈琼;姜群;;锡矿山南矿深部开采高温防治的探讨[J];采矿技术;2008年06期
5 丁嘉榆,付军;钨矿深部开采地压控制的几个问题[J];岩石力学与工程学报;1993年02期
6 杨秉权,刘汝新,彭新宁;倾斜厚煤层深部开采巷道变形破坏探析[J];煤矿开采;1998年01期
7 吴爱祥,李宏业,王永前,杨保华;金川二矿区深部开采面临的问题及对策[J];矿业研究与开发;2002年06期
8 杨静;程胜高;刘大银;;铜绿山矿深部开采项目的生态环境保护措施[J];黄石理工学院学报;2006年04期
9 朱孔盛;;深部开采热环境研究及其治理对策分析[J];煤矿现代化;2006年05期
10 陈夫科;沈荣喜;刘建庄;;深部综放沿空巷道断面优化[J];煤炭工程;2009年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 柴肇云;康天合;;深部开采及其理论研究的现状和方向[A];山西省上半年煤炭经济运行分析会论文集[C];2004年
2 王威;王子潮;王绳祖;;高温高压下居庸关花岗岩、济南辉长岩的变形破坏特征[A];第四届全国构造物理、第二届全国高温高压联合学术讨论会论文摘要[C];1989年
3 何满潮;;深部开采工程岩石力学现状及其展望[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
4 徐庆海;;深部煤层开采采动系数探讨[A];全国矿山测量新技术学术会议论文集[C];2009年
5 张巨川;;缓倾斜深部开采矿压显现规律研究[A];第五届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2010年
6 李永强;高烈;胡志强;许志中;;歪头山铁矿铁路运输系统的研究[A];2005中国钢铁年会论文集(第2卷)[C];2005年
7 桑玉发;;论金属矿山重大地压问题及科学成就[A];面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程——中国岩石力学与工程学会第五次学术大会论文集[C];1998年
8 郑文达;陈兴;李建雄;;凡口矿深部开采工程测量技术体系的建立[A];第六届全国采矿学术会议论文集[C];1999年
9 杜子建;许梦国;姚高辉;;程潮铁矿深部开采岩爆综合预测研究[A];全国金属矿山采矿新技术学术研讨与技术交流会论文集[C];2007年
10 杜计平;姜学云;;煤矿深部开采的开拓巷道变形破坏模型及布置处理准则[A];第二届全国青年岩石力学与工程学术研讨会论文集[C];1993年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 汪炳青;煤矿深部开采技术取得突破[N];中国煤炭报;2008年
2 本报记者 胡珺;向煤炭深部开采进军[N];中国能源报;2010年
3 管润荣;江铜集团东同矿业五号矿体深部开采工程开工[N];中国有色金属报;2008年
4 姜宁 汪仁健;有色工业科技大奖花落金洲[N];中国黄金报;2008年
5 欧阳仕元 张秋利;凡口矿大型工程--深部开采工程竣工[N];中国有色金属报;2004年
6 记者罗锡亮;兖矿深部开采安全产煤1亿吨[N];中国煤炭报;2009年
7 宁建民;华丰矿成功破解深部开采四大难题[N];经理日报;2007年
8 田保林 王洪涛;两成果解金牛股份深部开采难题[N];中国煤炭报;2010年
9 通讯员 邱杰 王克礼 记者 左聪;铜绿山矿深部开采工程投产[N];黄石日报;2010年
10 高元兵;边采资源回采产值近亿元[N];中国矿业报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王猛;煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 王其胜;深部软岩巷道矿压特征与支护技术研究[D];中南大学;2008年
3 李培现;深部开采地表沉陷规律及预测方法研究[D];中国矿业大学;2012年
4 常西坤;深部开采覆岩形变及地表移动特征基础实验研究[D];山东科技大学;2010年
5 郭立;深部硬岩岩爆倾向性动态预测模型及其应用[D];中南大学;2004年
6 李树清;深部煤巷围岩控制内、外承载结构耦合稳定原理的研究[D];中南大学;2008年
7 王海东;深部开采低渗透煤层预裂控制爆破增透机理研究[D];中国地震局工程力学研究所;2012年
8 刘志祥;深部开采高阶段尾砂充填体力学与非线性优化设计[D];中南大学;2005年
9 徐智敏;深部开采底板破坏及高承压突水模式、前兆与防治[D];中国矿业大学;2010年
10 江文武;金川二矿区深部矿体开采效应的研究[D];中南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郝珠成;急倾斜矿床深部开采围岩运动规律研究[D];西安科技大学;2011年
2 陈勇;开滦矿区深部开采地表移动规律的研究[D];河南理工大学;2010年
3 李文成;马路坪矿段深部开采地压及水泵房变形治理研究[D];中南大学;2004年
4 郭守泉;矿井深部开采矿压与支护技术研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
5 王学杰;马路坪矿段深部开采涌水量预测及防治研究[D];中南大学;2004年
6 唐鑫;岩石分区碎裂化现象的现场观测数据分析、蠕变机理及模拟实验研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
7 褚夫蛟;大冶铁矿深部开采过渡期低贫损安全开采技术研究[D];武汉理工大学;2012年
8 侍爱国;金川二矿区深部开采技术研究[D];昆明理工大学;2005年
9 张培森;采动条件下底板应力场及变形破坏特征的研究[D];山东科技大学;2005年
10 伍绍泽;兰尖铁矿兰营徐采场中深部开采合理生产剥采比的研究[D];昆明理工大学;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026