發(fā)布時間：2024-05-07 22:23

　　合理的煤柱寬度能夠維護沿空巷道穩(wěn)定性,提高資源的回采率,實現(xiàn)礦井的安全高效開采和可持續(xù)發(fā)展。近年來留窄煤柱沿空掘巷技術(shù)在緩傾斜煤層得到了大力的發(fā)展,但受大傾角煤層開采圍巖破壞及應(yīng)力分布復(fù)雜性的影響,該技術(shù)在大傾角煤層應(yīng)用較少。因此,研究大傾角條件下,煤柱側(cè)向支承壓力分布規(guī)律、窄煤柱上覆巖層破斷規(guī)律、窄煤柱合理寬度及沿空巷道支護方法等問題,對實現(xiàn)大傾角煤層安全高效開采具有重要的指導(dǎo)意義。本文以新疆焦煤集團2130煤礦25222工作面回風(fēng)巷為研究背景,運用現(xiàn)場調(diào)研、實驗室試驗、理論計算、數(shù)值模擬等方法,對大傾角工作面沿空巷道圍巖破壞規(guī)律和應(yīng)力演化特征進行了系統(tǒng)的研究,主要結(jié)論如下:在上區(qū)段工作面采動影響下,采空區(qū)邊緣煤體側(cè)向支承壓力峰值逐漸向煤體深部轉(zhuǎn)移,并在煤體內(nèi)部形成一定范圍的塑性區(qū)。沿空巷道上覆巖層基本頂斷裂位置距上區(qū)段采空側(cè)煤壁距離為2.47m。在不同巷道斷面和掘進層位條件下,沿頂煤弧形斷面掘進時垂直應(yīng)力集中系數(shù)相對較低,頂板下沉量為279.25mm,比沿頂煤矩形斷面掘巷時減少96.27%,巷道右上角主要破壞方式為剪切破壞。當(dāng)煤柱寬度為6m時,煤柱內(nèi)出現(xiàn)一定范圍的穩(wěn)定承載區(qū),巷道圍...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 大傾角煤層圍巖結(jié)構(gòu)及活動規(guī)律研究現(xiàn)狀
        1.2.2 沿空掘巷煤柱寬度研究現(xiàn)狀
        1.2.3 大傾角巷道支護技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
    1.3 研究內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
2 工程地質(zhì)概況和煤巖力學(xué)參數(shù)確定
    2.1 礦井地質(zhì)概況
        2.1.1 工作面概況
        2.1.2 水文地質(zhì)和瓦斯條件
    2.2 巷道布置情況
    2.3 煤巖力學(xué)參數(shù)確定
        2.3.1 測試內(nèi)容及儀器設(shè)備
        2.3.2 測試結(jié)果分析
    2.4 本章小結(jié)
3 大傾角煤層沿空掘巷圍巖穩(wěn)定性分析
    3.1 大傾角煤層覆巖空間結(jié)構(gòu)特征
        3.1.1 大傾角工作面上覆巖層沿走向的破壞特征
        3.1.2 大傾角工作面上覆巖層沿傾向的破壞特征
    3.2 大傾角煤層覆巖破斷特征分析
        3.2.1 直接頂破斷運移規(guī)律
        3.2.2 基本頂破壞的時序性和不均衡性
        3.2.3 沿空掘巷上覆巖層破斷結(jié)構(gòu)分析
        3.2.4 關(guān)鍵塊體B參數(shù)研究
    3.3 窄煤柱邊緣煤體的應(yīng)力分布特征
        3.3.1 邊緣煤體側(cè)向支承壓力分布
        3.3.2 邊緣煤體塑性區(qū)寬度計算
    3.4 回采期間巷道圍巖應(yīng)力分布特征
        3.4.1 回采期間沿傾向圍巖應(yīng)力分布
        3.4.2 回采期間沿走向圍巖應(yīng)力分布
    3.5 本章小結(jié)
4 巷道斷面形狀和合理煤柱寬度留設(shè)
    4.1 沿空掘巷合理斷面及掘巷層位確定
        4.1.1 數(shù)值計算模型
        4.1.2 不同斷面形狀和掘進層位垂直應(yīng)力分析
        4.1.3 不同斷面形狀和掘進層位位移場分析
        4.1.4 不同斷面形狀和掘進層位圍巖破壞特征分析
    4.2 窄煤柱合理寬度的確定
        4.2.1 煤柱留設(shè)的研究方法
        4.2.2 影響留設(shè)煤柱寬度主要因素
        4.2.3 窄煤柱留設(shè)寬度的理論計算
    4.3 掘進期間不同寬度煤柱巷道圍巖分析
        4.3.1 數(shù)值模擬方案及步驟
        4.3.2 掘進期間不同寬度煤柱垂直應(yīng)力分布特征
        4.3.3 掘進期間不同寬度煤柱位移分布特征
        4.3.4 掘進期間不同煤柱寬度對巷道變形的影響
    4.4 沿空掘巷煤柱合理寬度的確定
    4.5 本章小結(jié)
5 巷道支護參數(shù)確定
    5.1 支護參數(shù)優(yōu)化正交試驗
        5.1.1 正交試驗因素水平的確定
        5.1.2 正交試驗設(shè)計
        5.1.3 正交實驗結(jié)果
    5.2 最優(yōu)支護方案確定
        5.2.1 支護方案對比
        5.2.2 錨索支護參數(shù)
        5.2.3 錨桿其他支護參數(shù)
        5.2.4 支護材料消耗
        5.2.5 支護形式與參數(shù)設(shè)計
    5.3 本章小結(jié)
6 巷道圍巖穩(wěn)定性驗證
    6.1 回采期間不同寬度煤柱圍巖應(yīng)力分布特征
        6.1.1 回采期間不同寬度煤柱垂直應(yīng)力分布特征
        6.1.2 回采期間不同寬度煤柱水平應(yīng)力分布特征
    6.2 回采期間不同寬度煤柱塑性區(qū)分布特征
    6.3 巷道掘進期間圍巖變形情況分析
    6.4 工作面回采期間圍巖變形情況分析
        6.4.1 工作面回采期間巷道垂直應(yīng)力分布
        6.4.2 工作面回采期間巷道塑性區(qū)分布
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3967075