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摘要 ................................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................................... III 1绪论 ............................................................................................................................... 1 1.1 研究的背景和意义 .................................................................................................... 1 1.2国内外研究现状 ........................................................................................................ 1
1.2.1 深部工程的发展趋势 ................................................................................................................ 1 1.2.2沿空掘巷上覆岩层活动规律的研究综述 ................................................................................. 2 1.2.3沿空掘巷护巷煤柱的研究综述 ................................................................................................. 3 1.2.4锚杆支护原理及技术的研究综述 ............................................................................................. 4
1.3本文研究的内容及技术研究路线 ............................................................................ 5
1.3.1研究内容 ..................................................................................................................................... 5 1.3.2 研究方法及技术路线 ................................................................................................................ 6
2 不同倾角条件下支承压力分布规律的数值模拟研究 .............................................. 7 2.1概述 ............................................................................................................................ 7 2.2 FLAC3D软件简介 ...................................................................................................... 7 2.3 模型的建立及参数的选取 ........................................................................................ 8
2.3.1模型的建立 ................................................................................................................................. 8 2.3.2模拟地质条件、煤岩参数及单元划分 ..................................................................................... 9
2.4 计算的结果及分析 .................................................................................................. 11
2.4.1 不同倾角侧向支承压力的模拟结果 ...................................................................................... 11 2.4.2侧支承压力分布特征数据处理 ............................................................................................... 15
2.5小结 .......................................................................................................................... 17 3煤层开采相似模拟研究 ............................................................................................. 19 3.1概述 .......................................................................................................................... 19 3.2 相似模拟实验理论 .................................................................................................. 19
3.2.1 相似定理 .................................................................................................................................. 19 3.2.2 相似准则 .................................................................................................................................. 20
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河南理工大学工程硕士论文
3.3 相似材料模拟实验设计 .......................................................................................... 21
3.3.1 实验目的 .................................................................................................................................. 21 3.3.2 模拟实验的相似条件 .............................................................................................................. 21 3.3.3 相似材料的选取 ...................................................................................................................... 21 3.3.4 模拟的地质条件 ...................................................................................................................... 21 3.3.5 模型架及相似系数的确定 ...................................................................................................... 21 3.3.6 相似材料配比及用量 .............................................................................................................. 23 3.3.7 模型的制作 .............................................................................................................................. 25 3.3.8 加载 .......................................................................................................................................... 25
3.4 模型的开采与观测 .................................................................................................. 27 3.5 实验结果及分析 ...................................................................................................... 29
3.5.1 己15煤层开采侧向支承压力分布 .......................................................................................... 29 3.5.2 己15煤层开采岩层几何特征 .................................................................................................. 29
3.6 小结 .......................................................................................................................... 30 4区段煤柱参数及巷道支护方式优化 .......................................................................... 33 4.1沿空掘巷护巷煤柱宽度的理论分析 ....................................................................... 33
4.1.1沿空掘巷煤柱护巷巷道矿压显现 ........................................................................................... 33 4.1.2沿空掘巷煤柱力学环境的因素 ............................................................................................... 34
4.2现采用的区段煤柱参数、巷道支护方式的评价 ................................................... 38
4.2.1区段煤柱参数分析 ................................................................................................................... 40
4.3 沿空掘巷的现场观测研究 ...................................................................................... 40
4.3.1 测点布置及仪器的使用 .......................................................................................................... 40 4.3.2实测结果与分析 ....................................................................................................................... 41
4.4 回采巷道支护方式、支护参数的分析与优化 ...................................................... 44
4.4.1 锚杆支护的设计思路 .............................................................................................................. 44 4.4.2 锚杆支护设计方法 ................................................................................................................ 45 4.4.3锚杆支护初始设计 ................................................................................................................... 46
4.5 小结 .......................................................................................................................... 52 5 设计方案应用效果现场试验研究 ............................................................................. 55 5.1 实验工作面的基本情况 .......................................................................................... 55
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5.1.1 工作面位置及地质概况 .......................................................................................................... 55 5.1.2 瓦斯赋存及水文地质情况 ...................................................................................................... 55
5.2 顶板离层检测点的设置及观测方法 ...................................................................... 55
5.2.1 综合监测 .................................................................................................................................. 55 5.2.2 日常监测 .................................................................................................................................. 57
5.3 巷道围岩位移监测 .................................................................................................. 57 5.4 实验结果及分析 ...................................................................................................... 58
5.4.1 表面位移观测结果及分析 ...................................................................................................... 58 5.4.2 顶板离层观测结果及分析 ...................................................................................................... 63 5.4.3 两帮离层观测结果及分析 ...................................................................................................... 65
5.5 小结 .......................................................................................................................... 67 6 沿空掘巷安全保障技术 ............................................................................................ 69 6.1 沿空掘巷防治采空区瓦斯技术 .............................................................................. 69 6.2 沿空掘巷防老空水技术 .......................................................................................... 69 7结论 ............................................................................................................................. 73 参考文献 ........................................................................................................................ 75 学位论文集 .................................................................................................................... 79
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