沿空留巷锚杆支护及其工程实践

论文摘要

目前煤矿正面临深部开采难题。随着采深增大,不仅造成矿山压力的增大,巷道的维护条件复杂,而且煤层瓦斯含量、瓦斯压力随之增加,煤炭回采时瓦斯涌出量显著增加,煤矿安全生产压力进一步加大。从技术角度上,传统的U型通风方式无法从根本上解决高瓦斯回采面上隅角瓦斯超限问题,高瓦斯回采工作面若采用Y型通风方式可以完全解决这一问题,但是必须采用沿空留巷技术来满足矿井安全高效生产的重大需求。本文针对国内沿空留巷研究中存在的若干问题,采用力学理论分析、现场工业试验、计算机数值模拟等方法,对沿空留巷实验巷道沿空留巷围岩控制机理及参数进行了深入研究。并针对淮南矿业集团新庄孜煤矿52110工作面回风巷实际地质条件及参数,使用2D-σ有限元软件对沿空留巷进行数值分析,并通过理论计算,对52110回风巷设计合理的支护参数。并对支护段进行矿压及巷道收敛的实测,对支护参数进行优化。研究表明:对较大采高工作面进行沿空留巷,采用高强度、超高强度锚杆及锚索支护系统,并设计合理的支护参数能有效维护所留巷道的稳定。本文的研究为较大采高工作面沿空留巷技术提供了理论依据和借鉴经验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 沿空留巷技术发展及现状
• 1.3 本文研究内容及技术路线
• 2 沿空留巷围岩控制理论
• 2.1 沿空留巷围岩活动的基本规律
• 2.1.1 沿空留巷顶板岩层活动的分期性
• 2.1.2 沿空留巷的大、小结构模型
• 2.1.3 沿空留巷大结构稳定性分析模型
• 2.1.4 小结构的力学模型和稳定性的关键技术
• 2.2 沿空留巷支护载荷规律
• 2.2.1 前期力学模型及支护-围岩关系
• 2.2.2 沿空留巷内锚杆支护作用分析
• 2.2.3 沿空留巷内锚索支护作用分析
• 2.3 支护对沿空留巷顶板下沉量的影响
• 2.4 沿空留巷支护设计原则
• 3 沿空留巷有限元数值分析
• 3.1 有限元分析
• 3.1.1 20—σ有限元程序简介
• 3.1.2 本构方程
• 3.2 沿空留巷有限元分析
• 3.2.1 参数选取
• 3.2.2 模型建立
• 3.2.3 有限元结果分析
• 3.3 本章结论
• 4 沿空留巷支护现场工业性试验
• 4.1 试验巷道概况
• 4.2 试验巷道支护设计
• 4.2.1 锚杆支护设计
• 4.2.2 锚索支护设计
• 4.2.3 沿空留巷支护方案
• 4.3 矿压观测分析
• 4.3.1 监测内容
• 4.3.2 量测数据分析
• 4.4 本章结论
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果