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济二煤矿深部巷道支护技术及应用研究

刘心广  
【摘要】:济宁二号煤矿的开采深度已达700-800m,出现了与浅部开采不同的一些非线性动力学现象,诸如岩爆、煤炮、片帮、围岩大变形、大地压等,给支护与开采带来了很大的难度,严重影响安全生产。回采巷道是重中之重,随着深度的增加,其工程地质条件更加复杂,稳定性控制难度更大,传统的稳定性控制理论和方法都不能解决问题,针对深部工程稳定性控制问题的研究势在必行,因此以“济二煤矿深部巷道支护技术及应用研究”为题对深部巷道稳定性控制问题展开研究,具有重要的理论指导意义和现实意义。 论文采用工程地质学和现代大变形力学相结合的研究方法,结合地学、力学和工程科学等多学科领域的交叉,在理论研究的基础上,借助现场、理论、实验多种研究手段的融合,通过物理化学分析、微观结构分析、实验室岩石力学试验、数值模拟分析和现场工程地质调查分析等手段,揭示济二煤矿深部巷道围岩大变形特性的作用机理,从而确定引起济二煤矿深部巷道围岩塑性大变形的复合型力学机制,并依据软岩工程非线性力学理论、设计方法以及相关支护技术,对复合型变形力学机制进行单一转化,进行耦合支护设计。 研究中充分运用了岩土工程数值计算方法,结合研究对象的具体特性,借助大型数值计算分析软件UDEC分别对深部巷道的支护技术,即深部巷道断面形状优化及巷道空间布局、巷道围岩与支护的耦合关系以及围岩变形破坏过程的分析等进行了仿真研究,从而形成了一套较完整的济二煤矿深部巷道稳定性控制对策及设计方法。同时,研究中采用理论和实践相结合的方法,将理论研究成果应用于济宁二号煤矿深部巷道支护实践中,通过支护监测信息反馈,对理论研究成果加以验证。 本文研究表明,运用理论分析与数值模拟方法,可以全面地揭示深部巷道围岩的应力场及变形破坏特征,为支护方案设计提供了科学依据,同时减少试验时间、节省项目经费,提高矿井的经济效益与社会效益。


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