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教学三矿轨道巷底鼓机理及控制技术研究

作　者: 李宗岑
导　师: 魏锦平
学　校: 河南理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 软岩巷道底鼓机理控制技术
分类号: TD353
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以教学三矿出现底鼓的15轨道巷为研究对象,在实验室对现场所取岩样的物理力学参数进行测定,根据NMohammand的拟合关系折算出煤岩体的力学参数。应用VB编程将15轨道巷围岩稳定性分类的模糊综合评判过程程序化,判定其围岩属于Ⅳ类不稳定软岩。以顶底板移近量为目标,选取水平和因素后进行了三组正交设计试验,得出岩体完整性指数和围岩强度是影响软岩巷道顶底板移近量的主要因素,确定底板遇水后强度变化为影响软岩巷道顶底板移近量特别是底鼓量的关键因素。根据原支护条件下15轨道巷底鼓量、底鼓速率随时间的变化规律及支护前后的数值计算结果,结合影响该巷道底鼓各因素的分析,得出15轨道巷的底鼓类型为遇水膨胀型和挠曲褶皱型；根据相关理论计算了因弹塑性应变、底板岩层峰前扩容及峰后剪胀变形和遇水膨胀引起的底鼓量。在认识巷道底鼓机理的基础上,根据15轨道巷的实际情况,提出底鼓控制的途径：减小水理作用、增强支护强度和减小塑性区发展,确定了帮角锚杆与注浆联合加固的底鼓控制途径,对比分析帮角锚杆+底板锚杆、帮角底板锚杆+底角注浆、帮角底板锚杆+底板注浆、帮角底板锚杆+全断面注浆、帮角底板锚杆+全断面注浆+顶板锚索五种方案,通过FLAC3D数值模拟对巷道围岩变形量、围岩应力和塑性区分布进行比较分析,确定了帮角底板锚杆+底板注浆的最优方案。在该方案基础上,结合工程类比法、理论计算法和系统分析法,优化了支护参数。方案实施效果表明,所确定的方案对底鼓控制的效果明显。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
1 绪论  10-18
  1.1 选题的依据和意义  10
  1.2 国内外研究概况及进展  10-14
    1.2.1 巷道底鼓机理方面的研究  10-12
    1.2.2 渗透注浆堵水与加固机理方面的研究  12-13
    1.2.3 巷道底鼓控制技术方面的研究  13-14
  1.3 问题的提出  14-15
  1.4 研究内容与研究方法  15-18
    1.4.1 研究内容  15
    1.4.2 研究方法  15-18
2 15轨道巷道围岩稳定性分类  18-34
  2.1 工程背景  18-19
  2.2 15轨道巷围岩物理力学性质  19-22
    2.2.1 岩样物理力学参数  19-21
    2.2.2 岩体强度参数确定  21-22
  2.3 准备巷道围岩稳定性的模糊综合评判及程序实现  22-33
    2.3.1 模糊综合评判步骤  23-25
    2.3.2 影响准备巷道围岩稳定性的因素  25-27
    2.3.3 15轨道巷围岩稳定性分类  27-28
    2.3.4 准备巷道围岩稳定性分类的编程实现  28-29
    2.3.5 顶底板移近量预测值影响因素分析  29-33
  2.4 小结  33-34
3 巷道底鼓机理及控制措施分析  34-58
  3.1 原支护状态下围岩应力与变形特征分析  34-42
    3.1.1 15轨道巷观测数据分析  34-35
    3.1.2 15轨道巷原支护变形破坏数值模拟  35-42
  3.2 15轨道巷底鼓影响因素分析  42-44
  3.3 15轨道巷底鼓类型分析  44-45
  3.4 15轨道巷底鼓过程及构成的计算分析  45-51
    3.4.1 15轨道巷底鼓过程  45-46
    3.4.2 底鼓构成计算分析  46-51
  3.5 15轨道巷底鼓控制措施  51-56
    3.5.1 底鼓控制措施概述  51-54
    3.5.2 15轨道巷底鼓控制途径和方法  54-56
  3.6 小结  56-58
4 15轨道巷底鼓控制方案的数值模拟  58-72
  4.1 模型的建立  58-60
    4.1.1 数值分析软件简介  58-59
    4.1.2 建模  59-60
  4.2 15轨道巷底板加固方案  60-61
  4.3 各方案底鼓治理效果对比分析  61-69
  4.4 小结  69-72
5 15轨道巷支护参数确定及围岩控制效果分析  72-88
  5.1 工程类比法  72-73
  5.2 理论计算法  73-78
    5.2.1 顶板锚杆的计算  74-75
    5.2.2 顶板锚索的计算  75
    5.2.3 注浆参数的计算  75-78
  5.3 基于FLAC3D数值分析的15轨道巷支护参数的系统分析优化  78-82
  5.4 围岩控制与效果分析  82-85
    5.4.1 注浆材料的选择  82
    5.4.2 15轨道巷底板注浆加固工艺  82-84
    5.4.3 工程实践效果  84-85
  5.5 小结  85-88
6 结论与展望  88-90
  6.1 主要结论  88-89
  6.2 研究展望  89-90
参考文献  90-94
附录  94-100
作者简历  100-102
学位论文数据集  102

教学三矿轨道巷底鼓机理及控制技术研究

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