大断面全煤巷道安全快速掘进支护技术研究

摘要

随着我国现代化矿井不断发展，使得巷道断面尺寸不断加大，大断面巷道的增加更增加了巷道的支护难度。尤其是在当矿井围岩条件处于松软破碎时，大断面巷道支护问题变得更为棘手，冒顶、片帮和底鼓等问题不断地出现，使得煤矿无法进行安全高效的生产，大断面巷道破碎顶板围岩的支护技术的不足已成为当前阻碍煤矿进一步向高产高效发展的屏障。
　　本论文以山西潞安集团潞宁矿区某煤业有限公司5101回风顺槽巷道支护问题为工程背景，在对工程现场充分调研的基础上，针对此矿井生产当中所出现的大断面巷道的支护问题，通过对于矿压，煤岩参数，顶板离层数据等的收集处理采用FLAC3D数值模拟技术对于矿井巷道进行科学系统的分析，提出最佳的优化方案，并结合工业实践对于支护工艺进行改良，以期达到最优的支护效果。
　　通过对5101回风顺槽现场实际观测可知，现有支护虽然基本能够实现对煤巷的支护，但顶板离层偏大，给巷道支护和安全快速掘进带来很大的困扰，在保证巷道整体稳定性的前提下，需要对锚索的布置方式进行调整，进而针对此问题提出2种不同支护方案，通过数值模拟对比各个方案的围岩应力、围岩位移、锚杆及锚索支护结构受力变形、围岩塑性区等变化规律，并结合现场实际情况确定最终支护方案，试验表明锚杆、锚索、锚网的一体化承载对围岩的控制起到很好的效果。
　　本文对某煤业5101回风顺槽支护的优化设计，改良其设计方案，不仅提高5101回风顺槽的掘进速度，还对于实现煤矿安全生产具有重要的现实意义。研究大断面全煤巷道条件下巷道的变形破坏规律及其支护关键技术，既可以对该类大断面全煤巷道条件下巷道支护提供重要的理论与技术参考，也对我国大断面煤巷技术的发展产生实际的应用价值。

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1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究的主要内容与技术路线

2 工业试验矿井概况

2.1矿井概况

2.2 5101回风顺槽地质概况

2.3煤岩力学参数测试

2.4本章小结

3 锚杆支护机理研究及原方案支护效果分析

3.1 巷道围岩变形破坏特征

3.2预应力锚杆的作用机理研究

3.3 树脂锚杆及其配套构件的合理选择

3.4原支护方案效果的研究

3.5 小结

4支护方案的优化及效果分析

4.1 方案的设计

4.2优化方案的数值模拟及效果分析

4.3不同支护方案对比分析

4.4小结

5 掘进施工工艺优化

5.1 5101回风巷掘进工艺

5.2 5101掘进施工工艺优化

5.3 小结

6 结论

参考文献

在学研究成果

致谢