深部矿井回采巷道围岩变形失稳分析
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
深部资源开采一直是国内外采矿工程界十分关注的一个重要的课题。本文针对华亭煤矿急倾斜特厚煤层水平分段放顶煤开采过程中,处于深部环境状态下,回采巷道围岩矿压显现规律、围岩变形严重的实际情况进行理论分析,并对其影响因素进行了系统的阐述。通过现场取煤岩样对巷道围岩力学参数及冲击倾向性进行了大量的实验室测试与研究,结果表明,煤和顶底板岩体具有弱的冲击倾向性,煤岩呈明显脆性,得出煤岩的力学特性参数。对该井田的原岩应力进行了测量,初步分析了原岩应力的分布特征。在此基础上研究了急倾斜煤层水平分段开采上分层采动引起的特殊的支承压力现象,并进行了理论分析。为了进一步对比分析上下分层回风巷道和运输巷道的变形破坏机理,利用RFPA和FLAC数值分析软件进行了模拟。现场采用钻孔窥视、松动圈仪器等对围岩损伤与变形的多元信息监测,结合表面变形与深部离层规律综合监测与锚杆(索)力学性态试验及测试,深入系统地分析复杂地质条件下巷道围岩变形与演化失稳特征和规律。最终确定了巷道的合理支护形式与参数,并通过围岩松动圈对测试结果进行了验证。最后分析了巷道围岩变形的力学机制总结了其失稳破坏的原因,并提出了控制巷道围岩破坏的有效方法,确保了回采巷道的安全与稳定,对深部条件下煤矿安全开采具有重要实际意义。
Resource exploitation in deep mining engineering has been of great concern at home and abroad is an important issue. This paper Huating inclined thick coal seam of top coal mining process, in a deep state of the environment, the roadway pressure behavior around Rock, rock deformation serious theoretical analysis of the actual situation and its influencing factors a systematic exposition. Coal samples obtained through the field on the mechanical parameters of surrounding rock and the impact orientation to a large number of laboratory tests and research, the results show that the roof and floor rock of coal and the impact of a weak tendency, apparent brittleness of coal was obtained parameters of the mechanical properties of coal. Original rock of the mine field stress measurement, a preliminary analysis of the original rock stress distribution. On the basis of a steep seam mining on the layer of horizontal section of the special mining abutment pressure caused by the phenomenon, and analyzed theoretically. In order to further comparative analysis of the upper and lower layer wind tunnel and transport back to the roadway deformation mechanism, using numerical analysis software RFPA and FLAC are simulated. Spy on site drilling, equipment and other loose ring injury and deformation of the surrounding multi-information monitoring, combined with the deep surface deformation and integrated monitoring and bolt separation law (Cable) mechanical behavior of trial and testing, in-depth system analysis of complex geological Roadway Deformation and failure characteristics and laws of evolution. Ultimately determine the reasonable support of roadway forms and parameters, and through the rock loose ring on the test results are verified. Final analysis of the mechanism of deformation of laneway summed up the reasons for its instability failure, and proposed roadway damage control effective way to ensure roadway safety and stability under the conditions of the deep coal mining has important practical safety significance.
引文
[1]李全生.面向21世纪开采技术创新方向探讨.底下开采现代技术理论与实践.北京:煤炭工业出版社,2002,87~94
    [2]刘东才.铁法局锚杆支护力学研究与实践: [硕士学位论文].阜兴:辽宁工程技术大学,2001
    [3]李德忠,陈衍惠.三软回采巷道应用锚杆支护的认识.建井技术,2000(21):23~25
    [4]王江生,黄汉富.三软煤层巷道锚杆支护技术.矿山压力与顶板理,2000(4):31~33
    [5]候朝炯.我国锚杆支护技术的发展方向.煤炭学报,1996
    [6]何满潮.中国煤矿巷道支护理论与实践.徐州:中国矿业大学出版社,1996
    [7]李世平.岩石力学简明教程.徐州:中国矿业大学出版社,1986
    [8]韩瑞庚.地下工程新奥法.北京:科学出版社,1987
    [9] E.T.Brown. Putting the NATM into Perspective. Tunneis and Tunneling, Special Issue,1990
    [10]于学馥,郑颖人,刘听成.地下工程围岩稳定分析.北京:煤炭工业出版社
    [11]郑雨天,朱浮生.论我国软岩巷道支护的基本框架和几个误区.中国煤矿巷道支护理论与实践.徐州:中国矿业大学出版社,1996
    [12]陆家梁.软岩巷道支护技术.吉林:吉林科学技术出版社,1995
    [13]朱佑国.高强混凝土弧板支架在孔集矿的应用.建井技术,1996(5-6):139~142
    [14]方祖烈.拉压域特征几主次承载区的维护理论.世纪之交软岩工程技术现状与展望.北京:煤炭工业出版社,1999
    [15]董方庭.巷道围岩松动圈支护理论.锚杆支护,1997
    [16]董方庭,宋宏伟,郭志宏,等.巷道围岩松动圈支护理论.煤炭学报,1994,19
    [17]宋宏伟.松动圈支护理论的基本观点.建井技术,1994
    [18] He Manchao. New Theory on Tunnel Stability Control within Weak Rock, Proc. of the Int.IAEg.1994
    [19]何满潮,苏永华.地下软岩工程可靠度研究.岩土工程学报,2003,25(1):55~57
    [20]何满潮,李春华,王树仁.大断面软岩硐室开挖非线性力学特性数值模拟研究.岩土工程学报,2002,24(4):483~486
    [21]何满潮,邹正盛,邹有峰.软岩巷道工程概论.北京:中国矿业大学出版社,1993
    [22]贾颖绚,宋宏伟.土木工程中锚杆支护机理研究现状与展望.岩土工程界,6(8)
    [23]候朝炯,郭励生,勾攀峰.煤巷锚杆支护.徐州:中国矿业大学出版社,1999
    [24]兰冰.组合拱理论在软岩锚喷网支护设计中的应用广.东水利水电,2001,2
    [25] Syd S.Peng. Coal Mine Ground Control
    [26]王红伟,王希良,彭苏萍,等.软岩巷道围岩流变特性试验研究.地下空间,2001,12
    [27]王永岩.软岩巷道变形与压力分析控制及预测: [博士学位论文].阜新:辽宁工程技术大学,2001
    [28]何满潮,景海河,孙晓明.软岩工程力学.北京:科学出版社,2002
    [29]李春玉,张海戈,王志勤,等.三软煤层放顶煤的矿压特点及液压支架的设计和实践.中国煤炭,1995(6):28-32
    [30]张少军.软弱煤层巷道稳定性数值分析:[硕士学位论文].西安:西安科技学院,2001
    [31]钱鸣高,石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003
    [32]伍永平.大倾角煤层开采“R-S-F”系统动力学控制基础研究[M].陕西科学技术出版社,2006
    [33]邵小平.急斜煤层大段高综放开采围岩控制基础研究:[博士学位论文].西安:西安科技大学,2008
    [34]王进锋.高应力软岩回采巷道锚杆(索)耦合支护技术研究:[硕士学位论文].西安:西安科技大学,2008
    [35]陶振宇.岩石力学的理论与实践[M].北京:水利出版社,1981
    [36]沈明荣.岩体力学[M].上海:同济大学出版社,1998
    [37]高磊.矿山岩体力学[M].北京:冶金工业出版社,1979
    [38]朱川曲,施世亮,王卫军.煤巷锚杆支护结构可靠性分析[J].中国安全科学学报,2004,14 (9):95~97
    [39] Tang C.A. Numerical simulation of rock failure and associated seismicity[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science,1997,34(2):249~261
    [40]蔡永昌,朱合华,李晓军.一种用于锚杆支护数值模拟的单元处理方法[J].岩石力学与工程学报,2003,22(7):1137~1140
    [41]谈国文,赵辉.大倾角全煤巷锚网索支护数值模拟研究[J].煤炭技术,2007,26(12): 51~53
    [42]冯俊伟,冯光明,郑保才.大倾角煤层回采巷道锚杆支护的数值模拟分析[J].煤炭工程,2007(02):73~75
    [43]倪红梅.数值模拟锚杆参数对支护结构水平位移的影响[J].煤炭工程,2007(02):88~90
    [44]何满潮.深部开采岩石力学现状及其展望[M].第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集.北京:科学出版社,2004
    [45]蔡美峰,王金安,王双红.玲珑金矿深部开采岩体能量分析与岩爆综合预测[J].岩石力学与工程学报,2001,20(1):38~42
    [46] Jun Sun,Sijing Wang. developments and currents state-of-the-art. International Journal ofRock Mechanics and Mining Science[J]. Rock Mechanics and rock engineering in China,2000,37(3):447~465
    [47]杨志国,于润沧,郭然.深部高应力区采矿研究综述[J].金属矿山,2007,396(3):6~9
    [48]石平五,邵小平.基本顶破断失稳在急斜煤层放顶煤开采中的作用[J].辽宁科技大学学报,2006,25(3):325~328.
    [49]钱七虎.非线性岩石力学的新进展-深部岩体力学的若干关键问题[J].第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集.北京:科学出版社,2004:10~17
    [50]纪洪广,王金安,蔡美峰.冲击地压事件物理特征与几何特征的相关性与统一性[J].煤炭学报,2003,28(1):31~36
    [51]于学馥,郑颖人,刘怀桓,等.地下工程围岩稳定分析[M].北京.煤炭工业出版社, 1983
    [52]蔡美峰.地应力测量原理和技术[M].北京:科学出版社,2000
    [53] Meifeng Cai. Techniques for in-situ stress measurement at great depth[J]. Journal of University of Science and Technology Beijing,2004,11(6):486~488
    [54]来兴平,王宁波,胥海东,等.复杂环境下急倾斜特厚煤层安全开采[J].北京科技大学学报,2009,31(3):277~280
    [55]葛修润,刘建武.加锚节理面抗剪性能研究[J].岩土工程学报,1988(1):137~139
    [56]汤雷,王五平.锚杆支护与围岩共同承载的协调性[J].煤炭学报,2004(2):12~16
    [57]陈庆敏.软岩巷道支护与围岩相互作用机理及支护技术的研究:[硕士学位论文].徐州:中国矿业大学,2007
    [58]徐干成,白洪才,郑颖人.地下工程支护结构[M].北京:中国水利电力出版社,2002
    [59]夏才初,李永盛.地下工程测试理论与监测技术[M].上海:同济大学出版社,1999
    [60]陈庆敏、郭颂、张农.煤巷锚杆支护新理论与设计方法,矿山压力与顶板管理,2002.1
    [61]侯朝炯.煤巷锚杆支护的关键理论与技术,矿山压力与顶板管理,2002.1
    [62]郭志宏,张树良.煤巷锚杆支护理论与技术的研究,建井技术(4、5)
    [63]董方庭.巷道围岩松动圈支护理论及应用技术,煤炭工业出版社,2001.10
    [64]李鸿昌.矿山压力相似模拟实验,中国矿业大学出版社,1988
    [65]高召宁.急斜特厚煤层开采围岩与覆盖层破坏规律研究,西安科技大学硕士论文,2002
    [66]李冲,李德忠.软岩回采巷道底臌的机理和防治[J].煤矿安全,2006(6)
    [67]李怀伟,程建平,郭仁光,张道福.回采巷道底臌力学原理研究.矿山压力与顶板管

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700