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深部厚煤层采准巷道合理布置及围岩变形稳定性研究

深部厚煤层采准巷道合理布置及围岩变形稳定性研究

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作者：袁禹安徽建筑大学

学位级别：硕士

深部厚煤层采准巷道工程中广泛存在,确定深部厚煤层巷道合理布置形式,结合工程监测数据选择合理的顶板层间离层及塑性离层、帮部及底板塑性变形稳定性判据对巷道围岩稳定性进行评判并选择合理支护形式有重要的工程应用背景。本文结合甘... 详细信息

深部厚煤层采准巷道工程中广泛存在,确定深部厚煤层巷道合理布置形式,结合工程监测数据选择合理的顶板层间离层及塑性离层、帮部及底板塑性变形稳定性判据对巷道围岩稳定性进行评判并选择合理支护形式有重要的工程应用背景。本文结合甘肃刘园子煤矿51504工作面采准巷道工程实际,采用理论分析、数值模拟、实验室实验及工程实测相结合的方法,开展相关研究,得出如下结论:（1）沿顶掘进巷道,巷道顶板及两帮中间部位围岩表面变形最大;巷道布置于煤层中部,巷道底板表面变形、巷道顶板位移梯度、巷道帮部位移梯度、巷道底板位移梯度最大;沿底掘进巷道,巷道顶板、两帮及底板中部表面变形最小,巷道顶板、两帮及底板位移梯度也最小,深部厚煤层巷道掘进应选择沿底布置形式。（2）围岩一次蠕变时,0～25d巷道开挖巷道复合顶板总离层主要呈现为塑性离层,25d后,巷道复合顶板层间离层可由总离层值与公式推定的塑性离层值差值表示。二次蠕变时,0～35d巷道开挖巷道复合顶板总离层主要呈现为塑性离层,35d后巷道开挖复合顶板层间离层由公式推定的差值表示。（3）深部巷道复合顶板层间离层稳定性可采用层间离层临界值作为判别指标,层间离层临界值可根据复合顶板主关键层结构面分离范围为巷道宽度一半时的层间离层值确定。深部巷道复合顶板塑性离层及帮部、底板塑性变形稳定性可采用围岩二次蠕变速度衰减快慢系数B2作为稳定性判别指标,当B2≤0.05时,围岩塑性变形有“失稳”趋势;当B2>0.05时,围岩塑性变形保持稳定。（4）刘园子矿51504工作面采准巷道回风巷巷道顶板5#测点锚固区内外离层均有“失稳”趋势,6#、7#、11#、13#点锚固区外离层有“失稳”趋势;回风巷帮部3#测点左帮趋于“失稳”;3#点右帮、5#点左帮、5#点右帮、6#点左帮、6#点右帮、8#点左帮、9#点左帮、10#点左帮、10#点右帮、11#点左帮、12#点左帮、12#点右帮经过一次蠕变围岩变形趋于稳定;4#点右帮、7#点左帮和右帮、8#点右帮、9#点右帮、11#点右帮经过二次蠕变,围岩变形趋于稳定;3#点左帮围岩变形趋于“失稳”;测点7#点左帮、9#点右帮围岩变形有“失稳”趋势。运输巷巷道顶板各测点锚固区内外离层趋于稳定,巷道帮部7#测点左帮右帮趋于“失稳”,其余各测点围岩变形趋于稳定;巷道底板有“失稳”趋势的有回风巷7#点、运输巷3#、8#、9#点,其余各测点巷道底板围岩变形趋于稳定。（5）顶板层间离层有不稳定发展趋势,可采用增加锚杆（索）预紧力、增设预应力锚杆（索）;顶板塑性变形不稳定发生在锚固区内采用在锚固区内增设锚杆来保持围岩塑性变形稳定,发生在锚固区外采用在锚固区外加装锚（索）来保持围岩塑性变形稳定。巷道帮部经二次蠕变后“失稳”或有“失稳”趋势的相关测点位置增设无纵筋螺纹钢锚杆,同时增加金属网与菱形网支。回风巷底板围岩有“失稳”趋势等相关位置增设底板锚杆+底板注浆方式增强支护,其余发生一次蠕变的地方采用混凝土反拱支护措施。图40表11参70

关键词：巷道顶板及围岩变形判据不同巷道布置不同岩性围岩变形支护改进

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