大断面煤巷综掘锚杆支护快速掘进关键技术研究

论文摘要

本文结合新集刘庄煤矿E2-1305工作面回采巷道掘进,对大断面煤巷综掘锚杆支护快速掘进关键技术问题进行研究。通过解析的方法求得深井巷道支护工艺过程的粘弹性解析解。运用FLAC2D确定了巷道的断面形状、锚杆支护的相关参数:并对锚杆刚性进行分析,得出锚杆轴力、锚杆剪应力、锚固剂与岩体接触面剪应力分布以及三者之间能量传递关系。运用FLAC3D模拟了大断面煤巷在不同掘进步距、有无护顶煤、不同锚索组合布置、导峒法施工等条件下,应力场变化情况,得到一些有益的结论。这都为大断面煤巷综掘锚杆支护快速掘进提供了理论参考,奠定了理论基础,并指导了生产实践:取得了良好的的技术经济效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内外锚杆支护技术的发展和理论研究现状
• 1.2.2 国内外煤巷综合掘进机械及锚杆支护装备的的研究现状
• 1.2.3 国内外大断面快速掘进施工方法的研究现状
• 1.3 研究内容及方法
• 1.4 研究技术路线
• 1.5 存在的问题
• 2 深井巷道支护过程的粘弹性解析解
• 2.1 计算分析模型与基本假设
• 2.1.1 计算模型
• 2.1.2 基本假设
• 2.1.3 粘弹性位移和弹性位移之间的关系
• 2.2 巷道围岩的粘弹性解析解
• 2.2.1 无支护巷道
• 2.2.2 有支护巷道
• 2.2.3 锚杆支护的计算
• 3 巷道断面形状及锚杆相关参数的确定
• 3.1 数值模拟方法及基本原理
• 3.1.1 数值模拟方法的特点
• 3.1.2 显式拉格朗日差分分析的基本原理
• 3.2 巷道断面形状的确定
• 3.2.1 数值模拟计算模型的建立
• 3.2.2 计算结果分析
• 3.3 锚杆长度、间距的确定
• 3.3.1 计算模型的建立
• 3.3.2 模拟结果分析
• 3.4 本章小结
• 4 锚杆的刚性分析
• 4.1 全长粘结式锚杆受力的理论解
• 4.2 数值模拟模型的建立
• 4.2.1 计算的基本参数
• 4.2.2 模拟结果分析
• 4.3 煤巷锚杆-锚索支护体刚度分析
• 4.3.1 锚杆-锚索支护与围岩相互作用原理浅析
• 4.3.2 影响锚杆刚度的主要因素分析
• 4.3.3 保持锚杆-锚索支护刚度的技术措施
• 4.4 本章小结
• 5 快速掘进关键技术的三维数值模拟
• 3D软件简介'>5.1 FLAC^3D软件简介
• 5.2 模型的建立
• 5.3 端头效应的分析与掘进步长的确定
• 5.4 留煤皮控制伪顶技术
• 5.5 组合锚索支护技术的模拟
• 5.6 导峒法施工技术的模拟
• 5.7 本章小结
• 6 工程应用
• 6.1 工程条件
• 6.2 支护条件及施工工艺
• 6.3 效果分析
• 6.3.1 顶板离层监测
• 6.3.2 技术效果分析
• 6.4 经济效益分析
• 6.5 社会效益分析
• 7 主要结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 论文不足及展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果