基本顶破断位置对煤柱稳定性影响及沿空掘巷支护研究-矿业工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 The Impact Studies of Fracture Structure on the Coal Pillar Stability and Supporting of Roadway Driving along next Goaf Type of Degree Academic Degree Discipline (Type of Professional Degree) Mining Engineering Candidate Ling Tao Student Number 12010101008 Supervisor and Professional Title Prof.Wang Wei-jun Practice Mentor and Professional Title School School of Energy and Safety Engineering Date June 1th 2015 University Hunan University of Science and Technology 万方数据 万方数据 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法 律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和 汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘 要 沿空掘巷作为煤矿回采巷道的一种主要布置形式，正被广泛的应用于各类煤矿。沿 空巷道窄煤柱的稳定性及巷道支护技术的研究也是国内外学者关注的难点。本文以曲江 矿 603 工作面回风巷为工程背景，采用理论分析、数值模拟以及现场试验相结合的方法， 分析了沿空掘巷基本顶破断对窄煤柱稳定性的影响，并对沿空巷道支护技术进行了全面 的研究。 建立沿空巷道围岩结构力学模型，运用力学理论推导出基本顶五种不同破断位置时 煤柱荷载的计算公式。可知增强实体煤帮支护强度，减小巷道高度，可减小煤柱的变形。 通过比较可知：基本顶断裂关键块不能形成铰接结构时，煤柱变形最小；若基本顶断裂 时关键块形成铰接结构，关键块 B 断裂于煤柱外侧时对巷道围岩稳定性最有利，断裂于 巷道上方时对巷道围岩稳定性最不利。 运用 UDEC 软件模拟了五种破断位置时窄煤柱变形情况及应力特征，并分析了窄煤 柱宽度、基本顶厚度、巷道高度以及直接顶厚度对窄煤柱稳定性的影响。五种不同破断 位置时窄煤柱变形程度从小到大依次为：煤柱外侧（不形成铰接结构），煤柱外侧，实 体煤上方，窄煤柱上方，巷道上方。 总结了曲江矿沿空掘巷围岩破坏的几种表现形式；提出采用高预应力桁架锚索梁的 支护方式，并分析了桁架锚索梁的支护机理和沿空掘巷巷道的支护原理，采用桁架锚索 梁支护后巷道围岩的变形得到了有效的控制。 结合数值模拟和理论计算方法分别对煤柱合理宽度进行计算，经过对比分析最终优 选出 5m 为最合理的宽度；现场实测推断曲江矿 603 工作面基本顶破断位置在窄煤柱外 侧；根据曲江矿 603 工作面回风巷道的实际情况，在原支护方案基础上针对性的提出在 顶板采用“锚杆（索）+金属网+桁架锚索梁”联合支护，窄煤柱帮采用“锚杆+金属网+ 桁架锚索梁”联合支护，实体煤帮则采用“锚杆+金属网+梯子梁”的支护方法，该方案 在现场取得了良好的支护效果。 本论文得到了国家自然科学基金重点项目的资助。 关键词：沿空掘巷；窄煤柱；数值模拟；桁架锚索梁 i Abstract Roadway driving along next goaf, a main decorate a form of mining roadway, is widely used in all types of coal mine. The stability of narrow coal pillar in roadway driving along next goaf and roadway supporting technology are the research difficult