深井沿空留巷围岩变形演化特征及其控制.pdf

一‘i 』≮ 一 ；一、．二j ，k 一 辁；每．⋯ 管 嚣． ￡曼 娄麓霪曼曩孥 ≮孝孥篓凳爨 潺笋蠢窒彗毒薹喾交黟瀑麓鸷缓爱其塑 擘耄恐主 一一亘至 手五三姜屯一．一～ i i 羹萱{ 三亟 丢 一j 二≥一兰』蔓 二芒二 ’≮，一一一，．．。。．．．．．．，，．．．．．．．．．．．．．．．．。。．．．．i～“ 譬；0 要蠹全童毒瑟i i 二霪， 髓赛． 豢三囊；z 二霪每互￡i 安霰莲i 夫掌黎短誊荛 ￡奠霉磊；三 万方数据 中图分类号婴3 2 2 学科分类号垒垒Q 3 Q Q 论文编号 密级公珏 安徽理工大学 博士学位论文 深井沿空留巷围岩变形演化特征及其控制 作者姓名扬盟 专业名称爰贮王猩 研究方向芷出压应量控鱼』 导师姓名坐 坠狃塾攮 李迎富教授于趟二田毪灭] 又 导师单位塞邀理王太堂 答辩委员会主席韭壅塾援 论文答辩日期 2 0 18 年6 月2 日 安徽理工大学研究生处 2 0 1 8 年6 月2 日 万方数据 AD i s s e r t a t i o ni nM i n i n gE n g i n e e r i n g ． E v o l u t i o nC h a r a c t e r i s t i c so fS u r r o u n d i n gR o c kD e f o r m a t i o n o fG o b - s i d eE n t r yR e t a i n i n gi nD e e pM i r l ea n dI t sC o n t r o l M e a s u r e s C a n d i d a t e Y a n gP e n g S u p e r v i s o r H u aX i n z h u Sc h o o lo fE n e r g ya n dS a f e t y A n H u i U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y N o ．16 8 ，T a i f e n gR o a d ，H u a i n a n ，2 3 2 0 01 ，P ．R ．C H I N A 万方数据 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得塞邀堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 彻碉签字日期≯f 脾乡月乡日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞邀堡王太堂 一有保留、使用学 位论文的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单 位属于安徽理工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论 文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权塞丛堡王 太堂可以将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、汇编学位论文。 保 密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名勿／醐 签字日期矽俘年6 月6 日 j} 导师签名 牡∥ 签字日期沙仔年6 月拍 万方数据 摘要 摘要 深井沿空留巷常见严重围岩变形问题，尤其是进入留巷阶段时围岩变形更加 剧烈。利用相似材料模拟、数值模拟和理论分析等研究手段，以得到的深井沿空 留巷围岩变形演化规律为基础，建立了覆岩大结构形态方程和小结构稳定性分析 模型，揭示了深井沿空留巷围岩变形演化特征，提出了稳定性控制原则，主要研 究成果如下 1 掘进期间，围岩变形对称分布，一次采动超前影响阶段，工作面超前支 承压力使工作面侧顶板支撑点下沉，顶板出现偏态，工作面侧煤帮变形严重，围 岩破坏深度和裂隙发育增加，在留巷阶段，空顶距以及充填体变形使顶板进一步 旋转下沉，高强度充填体嵌入底板，底鼓严重，偏态现象明显，二次采动超前影 响阶段围岩变形在留巷阶段变形基础上非对称性更加明显。 2 沿空留巷覆岩大结构从掘巷开始的“易稳定拱结构”逐步演化到留巷阶 段的“有条件稳定拱结构”，最终在二次采动超前影响阶段的“难以稳定拱结构”， 建立了覆岩大结构力学分析模型，得到了大结构形态方程，分析了充填体宽度、 工作面长度、煤帮支护阻力和侧压系数对大结构形态的影响，解释了深井沿空留 巷围岩支护难度普遍增加的现象。 3 顶板锚固体在掘进阶段以弹性变形为主，一次采动阶段主要发生工作面 侧支撑点下沉和二次采动超前影响阶段挤压下沉，建立了各阶段变形分析模型， 得到了变形表达式；煤帮变形以浅部破碎区碎胀为主，推导了煤帮层裂板尖点突 变模型，得到了煤帮突变的充分和必要条件；分析了充填体作用机理，得到了充 填体支护阻力和应力分量表达式，研究了埋深、充填体尺寸和直接顶厚度对充填 体支护阻力影响；将底板分为厚层坚硬底板和软弱底板，阐述了不同底板类型下 的变形演化特征。 4 统筹研究围岩系统变形发现①顶底板变形相互关联，但自身强度是变 形量的最主要因素；②从时间上，强度低围岩首先发生变形破坏；③系统破坏机 制与软弱部分破坏机制相同，强度与其他部位密切相关。 5 提出了“各阶段逐级强化支护原则”、“空间变形协调原则”、“重点部位 加强支护原则”和“特殊条件下围岩应力优化原则”的深井沿空留巷围岩稳定性 控制原则。 上述研究成果在徐矿集团三河尖煤矿7 2 2 0 7 工作面轨道巷得到了成功验证。 万方数据 安徽理工大学博士学位论文 图[ 1 3 1 ] 表[ 1 2 ] 参[ 1 2 4 ] 关键词沿空留巷；变形演化；偏态覆岩大结构；控制原则 分类号T D 3 2 2 ．I I ． 万方数据 A b s t r a c t A b s t r a c t T h ed e f o r m a t i o no fr o a d w a ys u r r o u n d i n gr o c ki Ss e r i o u sa n dc o m m o ni nt h e d e e pm i n eg o b - s i d ee n t r yr e t a i n i n gr e t a i n i n g ，e s p e c i a l l yd u r i n gt h ep e i o do fr o a d w a y r e t a i n i n g ．U s i n gs i m i l a rm a t e r i a l ss i m u l a t i o n ，n u m e r i c a ls i m u l a t i o na n dt h e o r e t i c a l a n a l y s i sa n do t h e rr e s e a r c hm e t h o d s ，b a s e do nt h ee v o l u t i o nl a wo fr o a d w a y s u r r o u n d i n gr o c kd e f o r m a t i o ni nd e 印m i n eg o b - s i d ee n t r yr e t a i n i n g ，l a r g es t r u c t u r e e q u a t i o na n ds m a l ls t r u c t u r es t a b i l i t ya n a l y s i sm o d e l h a v eb e e ne s t a b l i s h e d ，r e v e a l i n g t h ec h a r a c t e r i s t i co fr o a d w a ys u r r o u n d i n gr o c kd e f o r m a t i o ni nd e e pm i n eg o b - s i d e e n t r yr e t a i n i n g ，a n dt h ep r i n c i p l eo fs t a b i l i t yc o n t r o li sp r o p o s e d ，t h em a i nr e s e a r c h r e s u l t sa r ea sf o l l o w s 1 D u r i n gt h ee x c a v a t i o n ，t h es u r r o u n d i n gr o c kd e f o r m a t i o nd i s t r i b u t e s s y m m e t r i c a l l y , a n dd u r i n g t h ea d v a n c e di n f l u e n c e dp e r i o do ff i r s tm i n i n g ，t h e s u p p o r t i n gp o i n ts i n ka tt h ee o a l s i d en e a rw o r k i n gf a c eb e c a u s eo ff r o n ta b u t m e n t ， m e a n w h i l e ，t h ed e f o r m a t i o no fc o a l s i d ei ss e r i o u sa n dt h ed e p t ho fr o c kf a i l u r ea n d c r a c k si n c r e a s e dd e v e l o p m e n t ．I nt h ep e r i o do fr o a d w a yr e t a i n i n g ，t h ee m p t yr o o f s p a c i n ga n dd e f o r m a t i o no ft h eb a c k f i l lc a u s et h er o o ft o f u r t h e rr o t a t ea n ds i n k ， h i g h s t r e n g t hb a c k f i l li se m b e d d e di nt h ef l o o rw h i c hl e a d st os e r i o u sf l o o rh e a v e ．T h e c h a r a c t e r i s t i co fa s y m m e t r i cd e f o r m a t i o ni sm o r eo b v i o u sd u r i n gt h ea d v a n c e - i m p a c t p e r i o do ft h es e c o n d a r ym i n i n g ． 2 T h e ”e a s ys t a b l ea r c hs t r u c t u r e ”s t a r t i n gf r o mt h ee x c a v a t i o na l o n gt h e l a r g es t r u c t u r a lo v e r l y i n gs t r a t aa n dt h eo v e r l y i n gs t r a t ag r a d u a l l ye v o l v e st ot h e ”c o n d i t i o n a l l ys t a b l ea r c hs t r u c t u r e ”i nt h er o a d w a yr e t a i n i n gp e r i o d ．E v e n t u a l l y ，t h e ”d i f f i c u l t s t a b i l i z i n ga r c hs t r u c t u r e ”i nt h ea d v a n c e i m p a c tp e r i o do ft h es e c o n d a r y m i n i n gi sf o r m e d ．Al a r g e - s t r u c t u r em e c h a n i c a la n a l y s i sm o d e lf o ro v e r b u r d e nr o c k i se s t a b l i s h e d ．L a r g es t r u c t u r a lf o r me q u a t i o n sa r eo b t a i n e d ．T h ee f f e c t so fb a c k f i l l w i d t h ，w o r k i n gf a c el e n g t h ，c o a l s i d es u p p o r tr e s i s t a n c e ，a n ds i d ep r e s s u r ec o e f f i c i e n t o nl a r g e s c a l es t r u c t u r a ls h a p e sa r ea n a l y z e dT h ep h e n o m e n o nt h a tt h ed i f f i c u l t yo f s u p p o r ti sg e n e r a l l yi n c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo fd e p t hi se x p l a i n e d ． 3 T h ea n c h o r a g eo ft h er o o fi sd o m i n a t e db ye l a s t i cd e f o r m a t i o ni nt h e e x c a v a t i o np e r i o d ．I n - t h e - f i r s tm i n i n gs t a g e ，t h es u b s i d e n c eo ft h es u p p o r t i n gp o i n ta t ．Ⅲ． 万方数据 安徽理工大学博士学位论文 t h ec o a l s i d e n e a r w o r k i n g f a c ea n dt h e s q u e e z e d a n ds u b s i d e n c e d u r i n g a d v a n c e i m p a c tp e r i o d o ft h e s e c o n d a r ym i n i n g a r et h em a i nr e a s o n so fr o o f s u b s i d e n c e ．T h ed e f o r m a t i o na n a l y s i sm o d e li ne a c hs t a g ei se s t a b l i s h e d ，a n dt h e d e f o r m a t i o ne x p r e s s i o ni so b t a i n e d ．T h ed e f o r m a t i o no ft h eC O a l s i d ei sm a i n l yb e c a u s e t h es h a l l o wc r u s h e dz o n ea n dt h ec u s pc a t a s t r o p h em o d e lo ft h ec o a l s i d ei sd e d u c e d ， a n dt h es u f f i c i e n ta n dn e c e s s a r yc o n d i t i o n sf o rc o a l s i d em u t a t i o na r eo b t a i n e d ．T h e a c t i o nm e c h a n i s mo ft h eb a c k f i l li sa n a l y z e da n di t sw o r k i n gr e s i s t e n c ei so b t a i n e d ． B a s e do nt h ee x p r e s s i o n so fr e s i s t a n c ea n ds t r e s sc o m p o n e n t s ，t h ee f f e c t so fd e p t ho f m i n i n g ，s i z eo fb a c k f i l l ，a n dd i r e c tr o o ft h i c k n e s so nt h es u p p o r tr e s i s t a n c eo fb a c k f i l l w e r es t u d i e d ．T h ef l o o rw a sd i v i d e di n t oat h i c kh a r df l o o ra n dat h i ns o f tf l o o r , a n dt h e d e f o r m a t i o ne v o l u t i o nc h a r a c t e r i s t i c su n d e rd i f f e r e n tt y p e so ff l o o rw e r ed e s c r i b e d ． 4 T h eo v e r a l ls t u d yo ft h es u r r o u n d i n gr o c ks y s t e md e f o r m a t i o nf o u n dt h a t 1 T h ed e f o r m a t i o no f r o o fa n df l o o ri sr e l a t e d ，b u tt h es t r e n g t ho ft h er o c ki t s e l fi st h e m o s ti m p o r t a n tf a c t o rt oi t sd e f o r m a t i o n ；2 R o c kw i t ht h el o ws t r e n g t hi sf i r s t d e f o r m e da n dd e s t r o y e d ；3 T h ed a m a g em e c h a n i s mo ft h es y s t e mi st h es a m ea st h e f a i l u r em e c h a n i s mo ft h ew e a kp a r ta n dt h es t r e n g t hi sc l o s e l yr e l a t e dt oo t h e r p a r t s ． 5 T h ec o n t r o lp r i n c i p a l so fs u r r o u n d i n gr o c ks t a b i l i t yi n g o b - s i d ee n t r y r e t a i n i n gi nd e e pm i n e sa r ep r o p o s e dt h a t ”S t e p - b y - S t e pR e i n f o r c e m e n tS u p p o r t i n g P r i n c i p l e s i nE a c hP h a s e ”，’’C o o r d i n a t i o n P r i n c i p l e i n S p a t i a lD e f o r m a t i o n ”， ”S t r e n g t h e n i n gS u p p o r t i n gP r i n c i p l ei nK e yL o c a t i o n s ”，a n d ’’O p t i m i z a t i o nP r i n c i p l e s f o rS u r r o u n d i n gR o c kS t r e s si nS p e c i a lC o n d i t i o n s ”． T h ea b o v er e s e a r c hr e s u l t sh a v e b e e ns u c c e s s f u l l yv e r i f i e di nt h et a i l e n t r yo ft h e 7 2 2 0 7w o r k i n gf a c eo ft h eS a n h e j i a nC o a lM i n eo fX u k u a n gG r o u p ． F i g u r e [ 1 31 】t a b l e [ 1 2 ] r e f e r e n c e [ 1 2 4 ] K e y W o r d s g o b - s i d ee n t r yr e t a i n i n g ；d e f o r m a t i o ne v o l u t i o n ；s k e w e d ；l a r g es t r u c t u r e ； c o n t r o lp r i n c i p a l s C h i n e s eb o o k sc a t a l o g T D 3 2 2 ．．I V - ． 万方数据 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I A b s 仃a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I I I 目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯V C o n t e n t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I X 1 绪{ 仓⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 研究背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 ．、 1 ．2国内外研究现状与综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 1 ．2 ．1 深井回采巷道围岩变形研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．2 沿空留巷围岩变形规律及控制技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．2 ．3 沿空留巷围岩变形演化特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 1 ．3 研究存在的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．10 1 ．4 论文研究方法与主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 0 1 ．4 ．1 论文研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1O 1 ．4 ．2 论文的主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 深井沿空留巷围岩变形演化规律相似材料模拟研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 ．1 相似材料模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 3 2 ．1 ．1 原型工程地质条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 3 2 ．1 ．2 相似材料模拟试验装置及模拟参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 4 2 ．1 ．3 试验过程分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 0 2 ．1 ．4 模型制作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 0 2 ．1 ．5 观测手段及方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 3 2 ．2 试验结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 5 2 ．2 ．1 留巷围岩位移演化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 5 2 ．2 ．2 基于分形维数描述的留巷围岩裂隙演化规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 0 2 ．2 ．3 留巷围岩应变演化规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 8 2 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 3 ．V ． 万方数据 安徽理工大学博士学位论文 3 深井沿空留巷围岩变形演化规律数值模拟研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 3 。1 数值模拟的构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 5 3 ．1 ．1 数值模拟相关参数和模型构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 3 ．1 ．2 模型边界条件及模拟步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 3 ．2 沿空留巷留巷围岩变形演化规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4 7 3 ．2 ．1 掘巷期间围岩变形规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 3 ．2 ．2 一次采动期间围岩变形规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 0 3 ．2 ．3 二次采动影响期间围岩变形规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 4 3 ．2 ．4 沿空留巷围岩变形演化规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 6 3 ．3 沿空留巷围岩应力演化规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 7 3 ．3 ．1 掘进期围岩应力分布规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 3 ．3 ．2 一次采动期间围岩应力分布规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 9 3 ．3 ．3 二次采动影响期间围岩应力分布规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 3 ．3 ．4 留巷围岩应力演化规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 3 ．4 沿空留巷围岩不对称应力及变形演化特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 4 3 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 5 4 沿空留巷覆岩大结构演化及影响因素分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯6 7 4 ．1 沿空留巷覆岩大结构演化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 7 4 ．2 深井沿空留巷覆岩大结构形态及稳定性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 0 4 ．2 。1 深井沿空留巷大结构形态方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 0 4 ．2 ．2 深井沿空留巷覆岩大结构形态影响因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 3 4 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 9 5 深井沿空留巷围岩稳定性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 5 ．1 项板稳定性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 1 5 ．1 ．1 基本顶运动演化分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 5 ．1 ．2 沿空留巷不同阶段顶板锚固体变形演化分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 3 5 ．1 ．3 算例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 0 5 ．2 煤帮稳定性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 4 ．Ⅵ． 万方数据 目录 5 ．2 ．1 煤帮应力演化特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9 4 5 ．2 ．2 沿空留巷煤帮变形演化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。9 6 5 ．2 ．3 沿空留巷煤帮突变分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 6 5 ．2 ．4 算例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10 0 5 ．3 巷旁充填体稳定性及参数选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 1 5 ．3 ．1 巷旁支护对留巷围岩稳定的作用机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 1 5 ．3 ．2 巷旁充填体支护阻力计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 0 2 5 ．3 ．3 巷旁充填体应力分量计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 2 5 ．3 ．4 算例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 0 5 5 ．4 底板稳定性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 8 5 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯111 6 沿空留巷围岩变形协调分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 5 6 ．1 沿空留巷围岩协调变形理论分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 5 6 ．2 沿空留巷围岩协调变形关系物理模拟研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 9 6 ．2 ．1 顶底宏观变形特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 9 6 ．2 ．2 顶底板裂隙场及分形维数对比分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 2 0 6 ．2 ．3 不同顶底板岩性组合体破坏特征及强度特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 3 6 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 8 7 深井沿空留巷围岩稳定性控制原则及工程验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 2 9 7 ．1 深井沿空留巷围岩控制原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 9 7 ．2 工程验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 1 7 ．2 ．1 地质条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 31 7 ．2 ．2 支护总体方案设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 7 ．2 ．3 支护方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 3 7 ．2 ．4 矿压观测方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 6 7 ．2 ．5 矿压观测结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 7 7 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 9 8 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 I ．Ⅶ． 万方数据 安徽理工大学博士学位论文 8 ．1 主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 1 8 ．2 创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 8 ．3 存在的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 5 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 5 3 作者简介及读研期间主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 5 ．Ⅷ． 万方数据 C o n t e n t s C o n t e n t s A b s t r a c t ⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．Ⅲ C o n t e n t s ⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．I X 1I n t r o d u c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．．1 1 ．1R e s e a r c hb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。l 1 ．2I 沁s e a r c hs t a t u sa td o m e s t i ca n da b r o a d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．2 ．1 R o a d w a ys u r r o u n d i n gr o c kd e f o r m a t i o ni nd e e pm i n e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．2 ．2 R o a d w a ys u r r o u n d i n gr o c kd e f o r m a t i o na n ds u p p o r tt e c h n o l o g yo f g o b - s i d ee n t r yr e t a i n i n g ．⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．； 1 ．2 ．3 R o a d w a ys u r r o u n d i n gr o c kd e f o r m a t i o ne v o l u t i o nl a wi ng o b - s i d e e n t r yr e t a i n i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 1 ．3P r o b l e mo f t h er e s e a r c h ⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯．⋯1 0 1 ．4M a i nm e t h o d sa n dc o n t e n t sf o rd i s s e r t a t i o nr e s e a r c h ⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯1 0 1 ．4 ．1M a i nm e t h o d s ⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯1 0 1 ．4 ．2M a i nr e s e a r c hc o n t e n t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．11 2S i m i l a rm a t e r i a ls i m u l a t i o n s t u d yo nd e f o r m a t i o na n de v o l u t i o nl a wo f s u r r o u n d i n gr o c ki nr o a d w a y si nd e e pm i n e s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯1 3 2 ．1S i m i l a rm a t e r i a ls i m u l a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．．．1 3 2 ．1 ．1 E n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 3 2 ．1 ．2S i m i l a rm a t e r i a ls i m u l a t i o nt e s td e v i c ea n ds i m u l a t i o np a r a m e t e r s ．1 4 2 ．1 ．3 A n a l y s i so f t h et e s tp r o c e s s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．2 0 2 ．1 ．4M o d e lm a k i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 0 2 ．1 ．5O b s e r v a t i o nm e t h o d sa n ds o l u t i o n s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯2 3 2 ．2S i m u l a i t o nr e s u l t s ⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．2 5 2 ．2 ．1 S u r r o u n d i n gr o c kd e f o r m a t i o ne v o l u t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 2 ．2 ．2 S u r r o u n d i n gr o c kf r a c t u r ee