太平礦急傾斜煤層回采巷道破壞機理與支護研究.pdf

1、急傾斜煤層主要分布在我國西部地區(qū)，煤炭資源開發(fā)已成為西部地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，所以，研究急傾斜煤層回采巷道，具有重要的科學(xué)意義和經(jīng)濟價值。本文依托導(dǎo)師黃慶享教授承擔(dān)的四川省攀枝花煤業(yè)集團重點項目“太平礦急傾斜松軟圍巖煤巷錨網(wǎng)支護研究”，采用實驗室相似模擬試驗、計算機數(shù)值模擬、理論分析等方法，對急傾斜煤層回采巷道的破壞機理和支護設(shè)計進行了系統(tǒng)研究。首先通過現(xiàn)場地質(zhì)資料分析和巷道變形的實測，得出了攀枝花太平煤礦急傾斜煤層開采回采巷道的

2、基本變形與破壞形態(tài)。然后通過物理相似模擬實驗，再現(xiàn)了急傾斜煤層開采的頂板圍巖垮落過程，研究了開采后大范圍圍巖運動對巷道穩(wěn)定性的影響，首次發(fā)現(xiàn)了巷道圍巖沿層面的“底幫下挫”式非對稱破壞形象。通過數(shù)值模擬與物理模擬的耦合分析，結(jié)合巷道圍巖應(yīng)力場的分布和塑性區(qū)的變化分析，揭示了巷道圍巖的破壞主要是沿層面方向的采動集中應(yīng)力引起的，其規(guī)律是在巷道幫角處先產(chǎn)生應(yīng)力集中，然后從塑性區(qū)向外擴展，巷道變形和破壞的塑性區(qū)主要呈對角式分布，巷道圍巖拉破壞區(qū)沿

3、垂直層理的巷道對角發(fā)展。通過PFPA進行破裂跟蹤分析，再現(xiàn)并證實了“底幫下挫”的破壞過程。通過理論分析，得出急傾斜煤層采動底板沿層面的下滑分力是導(dǎo)致巷道底幫變形嚴重的主要原因，初步揭示了巷道圍巖的“底幫下挫”式破壞運動機理。據(jù)此，通過對比分析進行了巷道斷面優(yōu)化設(shè)計，得出了“直墻三角拱”的優(yōu)化斷面。最后，運用工程類比法，按照圍巖松動圈理論進行了錨桿支護設(shè)計，確定了相關(guān)的參數(shù)，并在太平礦得到了較好的應(yīng)用。本文的研究可為類似礦區(qū)提供有益借鑒。