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唐口煤矿深部巷道锚杆、锚索共同支护技术研究

作　者: 黄伟洪
导　师: 于广明
学　校: 青岛理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 采矿工程锚杆支护锚索支护共同作用数值模拟
分类号: TD353
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

深部巷道支护问题是岩石力学领域中比较复杂的世界性研究课题之一,长期以来国内外从事采矿、隧道工程及岩石力学理论与实践的工作者,在深部巷道破坏机理和支护技术方面进行了大量研究,但由于深部巷道工程地质条件比较复杂,因此对该问题的研究有一定的困难。位于山东济宁市西北部的唐口矿井,是国内开采深度最大的矿井之一。它集中了采深大、地质构造复杂、围岩强度低等特点,使巷道支护非常困难。在高地应力的作用下,开采扰动影响强烈,巷道破坏严重,严重影响了矿井的安全高效生产。因此,本文以唐口煤矿南部巷道为研究对象,在现场调查、国内外相关研究资料的收集整理和现场大量实测数据研究分析基础上,采用数值模拟技术,研究深部巷道变形与破坏机理、锚杆与锚索共同作用效应与支护作用机理,以期解决特定条件下深部巷道的支护难题。本文主要做了以下几方面的工作:（1）巷道现场监测及结果分析在唐口煤矿南部巷道通过安装测力锚杆,对锚杆工况的监测,分析研究锚杆的工作状态及参数选取;安装锚杆、锚索机械式应力传感器,研究锚杆、锚索共同作用机理;通过巷道围岩钻孔探测,分析离层对其支护效果的影响。（2）锚杆、锚索在深部巷道中共同支护机理分析在总结前人研究成果和深入分析现场监测数据的基础上,研究锚杆、锚索的共同作用和支护机理,为深部巷道围岩的支护设计提供理论依据。（3）深部巷道锚杆、锚索共同支护数值模拟应用有限差分程序FLAC^3D进行数值模拟,研究巷道变形与破坏机理,分析巷道变形和破坏的特征、不同支护形式与参数对巷道围岩变形的控制作用;研究锚杆、锚索共同作用和联合支护的机理,并评价其支护效果。（4）锚杆、锚索共同支护方案设计根据对唐口煤矿的现场监测数据、理论分析和数值模拟的结论和规律,针对唐口煤矿的特殊情况,提出了适合唐口煤矿深部巷道的锚杆、锚索共同支护方案。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 问题的提出及研究意义  11-14
  1.2 国内外支护理论研究现状  14-18
    1.2.1 国内外锚杆支护技术发展现状  14-15
    1.2.2 国内外锚索技术发展现状  15
    1.2.3 国内外支护理论现状  15-17
    1.2.4 巷道支护形式  17-18
  1.3 锚杆支护存在的问题  18-19
  1.4 本文研究内容与方法  19-21
    1.4.1 本文研究内容  19-20
    1.4.2 本文研究方法  20-21
第2章唐口矿井工程概况  21-29
  2.1 唐口煤井简介  21-23
  2.2 矿井巷道主要支护方式  23-25
    2.2.1 岩巷支护方式  23-24
    2.2.2 煤巷支护方式  24-25
  2.3 唐口矿井地应力  25-26
    2.3.1 地应力测量位置  25-26
    2.3.2 地应力测量结果  26
  2.4 巷道变形情况  26-28
    2.4.1 底鼓变形  27
    2.4.2 两帮的收敛变形  27
    2.4.3 巷道顶帮破坏  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章唐口矿现场监测与数据分析  29-53
  3.1 矿压监测目的与原则  29-30
    3.1.1 监测目的  29
    3.1.2 监测的原则  29-30
  3.2 矿压监测项目选择  30
  3.3 测力锚杆安装与监测  30-32
    3.3.1 监测仪器简介与现场安装  30-31
    3.3.2 监测成果与分析  31-32
  3.4 锚杆、锚索压力自动记录系统的安装与监测  32-33
    3.4.1 监测仪器简介与现场安装  32-33
    3.4.2 监测情况与分析  33
  3.5 锚杆、锚索机械式应力传感器的安装与监测  33-36
    3.5.1 监测仪器简介与现场安装  33-34
    3.5.2 监测成果与分析  34-36
  3.6 巷道围岩钻孔探测  36-51
    3.6.1 探测仪器简介  37-38
    3.6.2 探测地点  38-39
    3.6.3 探测成果与分析  39-51
  3.7 本章小结  51-53
第4章深部巷道锚杆、锚索共同支护机理分析  53-65
  4.1 深部巷道围岩变形与破坏机理分析  53-55
    4.1.1 深部巷道围岩变形与破坏的特征  53-54
    4.1.2 深部巷道围岩破坏机理与失稳模式  54-55
  4.2 深部巷道锚杆支护的作用分析  55-62
    4.2.1 锚杆支护构件的作用  55-58
    4.2.2 锚杆支护的加固作用  58-62
  4.3 深部巷道锚杆、锚索共同支护机理分析  62-64
  4.4 本章小结  64-65
第5章深部巷道锚杆、锚索共同支护数值模拟  65-89
  5.1 引言  65
  5.2 FLAC~(3D)程序简介  65-76
    5.2.1 FLAC~(3D)理论背景及原理  66
    5.2.2 FLAC~(3D)程序的基本原理  66-68
    5.2.3 材料本构理论及数值实现  68-74
    5.2.4 FLAC~(3D)的计算步骤  74-76
  5.3 数值模拟及结果分析  76-87
    5.3.1 模型的建立  76-77
    5.3.2 不同支护形式模拟及其效果  77-79
    5.3.3 不同的锚杆直径模拟及其效果  79-81
    5.3.4 锚杆一定不同锚索长度模拟及其效果  81-84
    5.3.5 不同的锚杆排间距模拟及其效果  84-85
    5.3.6 不同的岩层强度模拟及其效果  85-87
  5.4 本章小结  87-89
第6章锚杆、锚索共同支护方案的确定  89-93
  6.1 支护方案  89-91
    6.1.1 主要支护参数选择  89-90
    6.1.2 具体实施方案  90-91
  6.2 支护方案评价  91-92
  6.3 本章小结  92-93
第7章结论与展望  93-95
  7.1 主要结论  93-94
  7.2 展望  94-95
参考文献  95-98
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  98-99
攻读硕士学位期间参加的科研项目  99-100
致谢  100

唐口煤矿深部巷道锚杆、锚索共同支护技术研究

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