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汶南煤矿跨采大巷围岩稳定性分析及控制技术研究

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摘 要

ABSTRACT

目 录

Contents

1 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.2 跨采巷道支护理论研究现状

1.3 存在的问题

1.4 研究的意义

1.5 研究内容、方法、技术路线

1.5.1 研究内容

1.5.2 研究方法

1.5.3 技术路线图

2.1 位置与交通

2.2 生产建设情况

2.3 工程概况及地质特征

2.3.1 跨采面概况

2.3.2 跨采巷道概况

2.3.3 跨采区域工程地质特征

2.3.4 可采煤层特征

3 跨采底板巷道围岩变形规律研究

3.1 跨采工作面支承压力分布规律

3.2 工作面煤层底板应力传递规律

3.3 跨采底板巷道自身稳定性分析

3.4 跨采巷道围岩塑性区分布规律

3.5 跨采巷道围岩变形分析与预测

3.5.1 跨采巷道围岩变形分析

3.5.2 跨采巷道围岩变形预测

3.6 本章小结

4 跨采巷道矿压显现规律数值模拟研究

4.1 FLAC3D数值模拟简介

4.2 数值模型建立

4.2.1 建立的条件

4.2.2 模型的建立

4.2.3 模型物理力学参数

4.3 工作面跨采对-550m水平大巷采动影响分析

4.3.1 跨采巷道围岩应力与位移分析

4.3.2 跨采巷道测点应力变化分析

4.3.3 跨采巷道围岩塑性区分析

4.4 跨采阶段原支护方案围岩变形分析

4.4.1 原支护方案

4.4.2 模拟结果分析

4.5 本章小结

5.1 巷道优化方案监测目的

5.2 跨采巷道变形控制理论

5.2.1 跨采巷道变形控制原则

5.2.2 跨采巷道支护理论分析

5.3 跨采巷道变形控制技术

5.3.1 跨采巷道围岩联合控制技术

5.3.2 跨采巷道关键部位加固技术

5.3.2 跨采巷道新型平衡支护技术

5.4 支护方案优化

5.5 -550m水平大巷观测方案

5.5.1 测区布置

5.5.2 观测方法

5.6 -550m水平大巷支护优化后结果分析

5.6.1 数值模拟分析

5.6.2 现场监测分析

5.6.3 矿压显现分析

5.7 本章小结

6.1 主要结论

6.2 不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要成果

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摘要

汶南煤矿主要生产巷道由于受到工作面跨采影响,巷道变形严重,围岩较为破碎。为了解决汶南煤矿巷道支护困难的问题,本文针对跨采巷道围岩稳定性及控制技术展开研究,提出了跨采巷道围岩联合控制技术、关键部位锚索加固支护的方案,并应用于现场实践。论文的主要工作及结论如下:
  (1)以汶南煤矿131109工作面跨采-550m水平大巷为研究背景,结合跨采工作面支承压力分布、煤层底板应力传递、巷道围岩塑性区分布及围岩变形分析预测对跨采底板巷道围岩变形规律进行研究,发现跨采大巷围岩稳定性主要受围岩内部因素与外部环境因素影响。
  (2)运用FLAC3D数值模拟软件,模拟了影响跨采巷道围岩稳定性的两个重要因素,结果表明:法向距离越小,底板巷道受工作面跨采影响越大,不利于巷道维护。与跨采工作面法向距离为30m时布置底板巷道,围岩受力较小且易于维护。水平距离为10~20m时,跨采巷道围岩应力达到最大,此时跨采巷道容易发生破坏。水平距离为-24m时,底板巷道处于工作面采空区卸压区域,受采动影响较小,围岩塑性区最大深度减至1m以内,但巷道底鼓问题比较严重,矿井应及时采取控底措施,防止巷道变形扩大。
  (3)针对汶南煤矿生产巷道布置,提出了高强预应力防冲让压锚杆系统、关键部位采用新型预应力笼形锚索加固的优化支护方案,采用“让压锚杆+让压锚索+钢筋网+钢筋梯+喷浆”联合加固方式,经过现场实测,优化方案取得了较好的支护效果。该支护方案成功解决了汶南煤矿-550m水平大巷变形严重的问题,有效缓解了该矿采掘接替紧张局面,为后续工作面的安全高效开采提供了保障,并为类似条件的巷道支护提供了参考依据,推动了跨采巷道支护技术革新。

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