陶二矿扩大区深井巷道围岩变形规律及支护技术研究

论文摘要

随着我国煤矿开采深度的逐渐增加,深部开采已经成为煤矿生产的必然趋势。深部开采遇到的各种难题对当前的煤矿生产和今后矿井建设影响日趋严重,深部巷道稳定性控制,尤其是高应力深部巷道稳定性控制,一直是矿业工程难点问题之一。如何面对深部开采复杂的地质条件,及时解决深部巷道稳定性控制所涉及的问题,从长远看,它将对开发深部煤炭资源有特别重要的战略意义。本论文采用理论分析、计算机数值模拟以及现场观测等综合研究方法,对陶二煤矿扩大区深井高地压巷道围岩破坏机理、巷道围岩变形规律及巷道的支护技术进行了系统和深入地研究。实测了巷道围岩松动圈范围和地应力的大小和方向,并对巷道围岩进行了工程评价。确定了深部巷道的关键部位,提出了关键部位补强支护技术,给出了最佳二次支护时间的确定方法。依据围岩松动圈、地应力、巷道矿压观测、澳大利亚加莱博士的最大水平应力理论确定了合理的锚网梁索喷支护参数,并利用FLAC软件进行了支护效果模拟。该研究成果为深井巷道支护技术提供了可靠的科学依据,并为其他类似条件下的巷道支护提供了有益的借鉴。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外深部开采及支护研究现状
• 1.2.1 国内外深部开采现状
• 1.2.2 巷道围岩支护理论研究现状
• 1.3 论文研究的主要内容与方法
• 1.3.1 论文研究的内容
• 1.3.2 论文研究方法和路线
• 1.4 研究意义
• 1.5 小结
• 第2章 深部工程岩体力学特性及深部巷道控制对策
• 2.1 深部工程的概念及深部开采的特点
• 2.1.1 深部工程的概念
• 2.1.2 深部开采的特点
• 2.2 深部工程岩体的工程力学特性
• 2.2.1 深部工程岩体的地质力学特性
• 2.2.2 深部工程岩体的工程力学特性
• 2.3 深井巷道压力特点
• 2.4 深部巷道支护原则及措施
• 2.4.1 深部巷道支护原则
• 2.4.2 深井工程软岩巷道的支护措施和方法
• 2.5 刚柔耦合支护技术
• 2.5.1 刚柔耦合支护技术原理
• 2.5.2 刚柔耦合支护技术关键
• 2.6 小结
• 第3章 深井巷道区域地应力分布规律研究
• 3.1 地应力测量
• 3.1.1 地应力概述
• 3.2 套孔应力解除法地应力测量原理
• 3.2.1 地应力测试理论依据
• 3.2.2 钻孔孔壁的应力分析
• 3.3 解除法测量地应力
• 3.3.1 测量方法和仪器
• 3.3.2 测点布置原则
• 3.3.3 测试工艺
• 3.3.4 地应力测点的状况
• 3.4 解除法测量地应力数据处理
• 3.4.1 地应力解除数据
• 3.4.2 岩芯力学性质测定
• 3.4.3 地应力测量结果
• 3.5 矿井地应力分布规律
• 3.6 高应力对工程的影响分析
• 3.6.1 陶二扩大区巷道破坏的概况
• 3.6.2 陶二矿扩大区巷道与地应力的关系
• 3.7 地应力工程分析评价
• 3.7.1 高地应力的判别标准
• 3.7.2 软岩软化程度分类
• 3.7.3 陶二扩大区地应力评价
• 3.8 小结
• 第4章 深井巷道围岩变形及破坏机理研究
• 4.1 深井巷道矿压显现观测研究
• 4.1.1 观测目的、方法及内容
• 4.1.2 巷道表面收敛观测
• 4.1.3 围岩深部位移
• 4.1.4 松动圈的测定
• 4.1.5 锚杆、锚索测力计测试
• 4.2 深井巷道围岩变形破坏机理
• 4.2.1 围压状态与岩石变形破坏
• 4.2.2 围压状态与岩体变形破坏
• 4.2.3 高水平应力软岩巷道围岩变形破坏机理
• 4.3 陶二扩大区巷道破坏情况及规律
• 4.4 小结
• 第5章 陶二矿扩大区工程软岩巷道锚网索联合支护技术
• 5.1 现阶段陶二扩大区支护存在的问题
• 5.2 针对扩大区巷道的特点采取的支护原则
• 5.3 新方案（关键部位耦合支护）的支护特点
• 5.4 关键部位的概念及支护控制对策
• 5.5 扩大区地质概述
• 5.6 陶二扩大区高应力软岩巷道锚网索联合支护设计
• 5.6.1 岩巷支护设计
• 5.6.2 煤巷支护设计
• 5.7 巷道二次支护时间的确定
• 5.8 小结
• 第6章 深井巷道支护数值模拟研究
• 3D'>6.1 数值模拟软件FLAC^3D
• 3D基本介绍'>6.1.1 FLAC^3D基本介绍
• 3D基本方程的有限差分形式'>6.1.2 FLAC^3D基本方程的有限差分形式
• 3D本构模型基本形式'>6.1.3 FLAC^3D本构模型基本形式
• 6.2 数值模拟模型
• 6.3 数值模拟结果及分析
• 6.4 小结
• 第7章 结论及建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果