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2018/10/22
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中国矿业大学硕士论文答辩
导师:某某教授
答辩人:某某
沿空掘巷在深井冲击倾向性条件下的应用研究
矿业工程学院 2010年5月30日
2018/10/22
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课题研究的背景及主要内容
沿空掘巷工程地质特征
巷道围岩控制原理研究
合理煤柱宽度数值模拟研究
巷道围岩控制技术方案
工程应用研究
结论
答辩提纲
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随着开采深度的增加,采矿工程面临的问题更加复杂,由此产生的灾害事故更为严重,例如矿压显现强烈,巷道维护困难,岩爆冲击地压危险加大等等,这些对煤炭安全生产和人员安全造成了极大的威胁。
沿空掘巷扰动了侧向支承压力分布,掘进期间围岩变形大,掘后稳定期间仍会保持较大的变形速度;当受工作面回采影响时,巷道变形尤为明显。
淄博集团唐口煤矿-900m运输巷采用留窄煤柱沿空掘巷,巷道埋深约900m,临近的2307工作面已回采结束6个月,工作面垂直上下方均未开采。-900m工作面3上煤层掘进,相关实验表明3上煤层具有强冲击倾向性,其顶板具有弱冲击倾向性。
在有冲击矿压倾向性下,如何保证掘巷期间巷道安全,更为重要的是保证回采期间巷道的正常使用,在唐口煤矿显得尤为重要。这就是本课题所要探索的问题。这也对其他类似条件的巷道围岩控制具有积极的意义。
课题研究的背景及主要内容
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研究冲击矿压的理论主要有:强度理论、刚度理论、能量理论、冲击倾向理论、三准则理论和变形系统的失稳理论等。
在冲击矿压防治措施上,主要从两方面着手。一是合理布置开采系统,选择合适的开采顺序、开采方法和采煤工艺,避免相向对采或孤岛工作面,开采解放层等,力争消除形成冲击矿压发生的因素。二是卸压爆破,煤层注水,钻孔卸压、定向裂缝,离层注浆等。
国内外关于沿空掘巷的理论研究主要有:古典压力理论、坍落拱理论、新奥法、松动圈支护理论、应力控制理论、围岩大、小结构稳定性原理。
形成的沿空掘巷围岩控制技术主要有:棚式金属支架、锚网索预应力支护体系、注浆支护技术、组合控制技术。
课题研究的背景及主要内容
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深井冲击倾向性条件下合理煤柱宽度留设的研究
深井冲击倾向性条件下沿空掘巷,未将留设合理煤柱列入防治冲击矿压的研究中,合理煤柱对冲击矿压的影响缺乏较为深入的研究。
深井冲击倾向性条件下沿空掘巷巷道支护技术研究
深井具有冲击倾向性条件下,对沿空掘巷巷道支护技术的研究还处于摸索阶段,没有形成系统的支护技术体系,有待进一步开展相关研究。
课题研究的背景及主要内容
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收集地质资料,查阅相关文献,为论文的研究奠定基础。
通过理论分析和现场实践,提出围岩控制原理和技术。
利用数值模拟的方法分析不同煤柱宽度对巷道围岩稳定性影响效应,揭示煤柱宽度与巷道围岩稳定性关系。并模拟工作面回采对巷道稳定性的影响。
根据控制原理、数字模拟结果、工程类比法提出围岩控制技术方案。
在研究成果的指导下进行工业性试验,通过现场实践和分析矿压资料,了解应用效果,并总结规律,同时验证和完善理论研究成果。
课题研究的背景及主要内容
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-900m运输平巷埋深约900m,临近的2307工作面已回采结束6个月,工作面垂直上下方各煤层均未开采。,内生裂隙发育。
煤层结构简单。矿井为低***矿井,地压大,3上煤层属于3类,为具有强冲击倾向性的煤层;3上煤层顶板属于2类,为具有弱冲击倾向性岩层。
井田最大主应力接近水平,中间主应力及最小主应力是倾斜的;即地应力以水平应力为主导,且都是压应力,没有张应力。
沿空掘巷工程地质特征
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沿空掘巷工程地质特征
巷道变形量大,变形速度快,具有流变特征:
由于深井巷道埋深大,压力较大,巷道在掘出后变形量大且速度大,随着时间的推移,变形速度减小并趋于平缓。巷道长期保持蠕变状态,巷道仍保持变形。
巷道底鼓严重:
随着开采深度的增大,巷道底鼓量在顶底板相对移近量的比重增大。
回采受冲击矿压影响:
深井高应力条件下,回采工作易导致冲击矿压的发生。
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巷道围岩控制原理研究
1. 巷道破坏影响因素分析
巷道冲击破坏形式可分为两种,应变扩容型和震源扰动型。
应变扩容型破坏。在原岩应力场开挖巷道时,巷道围岩应力重新分布,当巷道周边应力超过煤体强度时,巷道两帮特别是浅部岩体会快速产生裂隙导致巷道挤向自由空间,从而发生破坏。
震源扰动型破坏。开挖巷道造成巷道围岩应力重新分布,