深部厚煤层蹬空开采底板大巷矿压特征.pdf

学乳分类号塑墨Q Q 论文编号 安徽理工大学 硕士学位论文 深部厚煤层蹬空开采底板大巷矿压特征 作撇鲁德超 专业名称爰芷工程 研究方向芷出压左生岩屋鲎』 导燃垡 坠袒趟 导师单位窒徽理至太堂 答辩委员会主席越擞直王 论文答辩日期2 0 1 4 年5 月3 1 日 安徽理工大学硼贫生处 二。一四年六月四日 万方数据 F l o o rr o a d w a y m i n i n gp r e s s u r ef e a t u r eo fd e e p “c k c o a l m i n i n go n m i n e d - o u ta r e a S u p e r v i s o r ．H u a X i n z h u M i n i n ga n dS a f e t yS c h o o l A n H u i U n i v e r s i t yo f S c i e n c ea n dT e c h n o l o g y N o ．16 8 ，S h u n g 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 含为获得塞徼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。 学位论文作者签名鲁德砭签字日期知f ‘f 年g 月斗日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞徽堡王太堂有保留、使用学 位论文的规定，即．i 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。本人授权塞徵理工 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 学位论文作者签名鲁德超 导师签名 签字日期劲1 斗年6 月￡f 日签字日期伽哗年6 月争日 万方数据 摘要 捅要 淮南丁集矿1 2 8 2 3 5 1 2 作面底板轨道大巷自开掘以后，变形破坏严重，历经多 次修护加固。丁集矿1 2 8 2 3 I 作面的煤层底板标高为一7 9 0 “ - “ 一8 2 5 m ，煤层平均厚 度4 ．1 m ，工作面下方的1 4 1 2 1 5 1 2 作面、1 4 2 2 1 5 1 2 作面已回采完毕，为淮南矿区 典型的深部厚煤层蹬空开采。本文以丁集矿1 2 8 2 3 5 1 2 作面开采为工程背景，研究 深部厚煤层蹬空开采综合影响下的支承压力分布特征、底板大巷围岩应力分布特 征和巷道变形破坏特征，结合动压巷道围岩控制技术，分析丁集矿西一1 3 ．1 采区 合理的停采线位置，提出丁集矿西一1 3 ．1 采区大巷围岩控制技术，为类似条件下 煤矿开采提供参考。 本文紧密结合丁集矿1 2 8 2 3 5 1 2 作面深部厚煤层蹬空开采的现场实际，以现场 地质开采条件为基础，开展大量的现场观测工作，结合理论分析和数值模拟分析， 研究了深部厚煤层蹬空开采底板大巷矿压特征。理论分析和数值模拟表明随着 采高和采深的增加，超前支承压力范围逐渐增大，蹬空开采条件也会加大工作面 开采对巷道稳定性的影响。现场实测表明当1 2 8 2 3 5 1 2 作面推进到距离大巷1 8 0 m 左右时，底板大巷围岩应力开始变化，巷道开始受到采动影响。结合丁集矿工程 实践，提出了支护改进方法和合理的保护煤柱留设尺寸，为丁集矿西部1 3 煤采区 开采和其他类似条件下煤矿开采提供给了参考。 图[ 1 1 1 ] 表【1 1 】参[ 7 5 】 关键词深部；厚煤层；蹬空开采；底板大巷；矿压特征 分类号T D 3 2 2 万方数据 摘要 A b s t r a c t T h er o a d w a yu n d e r12 8 2 3 f a c eh a db e e nd a m a g e ds e r i o u s l ya n d r e p a i r e ds e v e r a l t i m e ss i n c ei td u g ．T h e1 2 8 2 3 f a c ei sl o c a t e di nD i n g j ic o a lm i l l eo f H u a i n a nc o a l f i e l d ． T h eh e i g h to fi t sf l o o ri s - 7 9 0 mt o - 8 2 5 m ．T h ea v e r a g et h i c k n e s so fc o a li s4 ．1m ．T h e 1 4 1 2 1 f a c ea n d1 4 2 2 1 f a c eu n d e rt h e1 2 8 2 3 f a c eh a v e b e e nm i n e d ．I ti st h et y p i c a l d e e pt 1 1 i c kc o a lm i n i n go nm i n e d - o u ta r e a ．I nt h i sp a p e r , t h ed i s t r i b u t i o nl a w so f a b u t m e n tp r e s s u r ea n dt h ed a m a g ec h a r a c t e r i s t i c so fr o a d w a yh a v eb e e ns t u d i e d ．I a n a l y s i st h er e a s o n a b l es t o pl o c a t i o no fc o a lm i n i n ga n dt h es u r r o u n d i n gr o c kc o n t r o l t e c h n o l o g yo fr o a d w a yt op r o v i d et h er e f e r e n c eo fc o a l 血I l i I 培o ns i m i l a rc o n d i t i o n s ． O nt h eb a s i co fm i n i n gg e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ，al o to fm e a s u r e m e n ta n d o b s e r v a t i o nw o r kh a v eb e e nd o n e ．T h ed i s t r i b u t i o nl a w so fa b u t m e n tp r e s s u r ea n dt h e d a m a g ec h a r a c t e r i s t i c so fr o a d w a yh a v eb e e ns t u d i e dt h r o u g ht h e o r e t i c a la n a l y s i s ， n u m e r i c a ls i m u l a t i o na n df i e l dm e a s u r e m e n t ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h es c o p eo f a b u t m e n tp r e s s u r eg r a d u a l l yi n c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s eo fm i n i n gd e p t ha n dm i n i n g h e i g h t ．T h es c o p eo fa b u t m e n tp r e s s u r ei n c r e a s ew i t l lm i n i n gO i lt h em i l l e o u ta r e a ． F i e l dm e a s u r e m e n ts h o w e dt h a tt h er o a d w a yW a si m p a c t e db ym i n i n gw h e nt h el e n g t h b e t w e e nt h er o a d w a ya n dt h e12 8 2 3 f a c eW a sl e s st h a n18 0 m ．T h ei m p r o v e d s u p p o r t i n gm e t h o da n dr e a s o n a b l es i z eo fc o a lp i l l a rw e r ep u tf o r w a r dt og u i d i n gt h e m i n i n go ns i m i l a rc o n d i t i o n ． F i g u r e 【1 1 1 】t a b l e [ 1 1 】r e f e r e n c e [ 7 5 】 K e yw o r d s D e e p ；T h i c kc o a ls e a m ；M i n i n go nm i n e d o u ta r e a ；F l o o rr o a d w a y ； G r o u n dp r e s s u r ef e a t u r e C h i n e s eb o o k sc a t a l o g T D 3 2 2 I I I 万方数据 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．皿 1 宝| } 论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1 研究背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 国内外硼葫觏状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 2 ．1 深部厚煤层开采支承压力分布特征研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 ．2 深部厚煤层开采巷道矿压特征研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．2 1 ．2 ．3 底板应力传递特征硼贫觋状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．2 A 底板大巷变形破{ j | 特征研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．4 1 ．2 ．5 动压巷道围岩加固技术的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．4 1 ．2 ．6 存在的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 13 主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1A 研究方法和技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 工程概况及围岩力学参数澳乎斌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 ．1 工作面概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。7 2 ．2 西一1 3 ．1 轨道大巷概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 2 ．3 围岩物理力学参数测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 ．3 ．1 现场取芯和试件加工⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 ．3 2 物理力学性能试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 l 2 ．3 3 物理力学参数i 贝啦辫果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 3 2 ．4 本立小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 4 3 深部厚煤层蹬空开采支承压力分布特征研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 3 ．1 采高和采深对支承压力范围的影响分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 3 ．2 蹬空开采支承压力分布特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 8 3 ．3 底板应力传递特征分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 9 3 ．3 本章小缮⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 4 底板大巷矿压特征的数值模拟研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 4 ．1 模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 4 ．2 采高对支承压力分布特征的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 4 ．3 采深对支承压力分布特征的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 V 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 4 ．4 深部厚煤层非蹬空开采时底板大巷矿压特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 4 ．5 深部厚煤层蹬空开采对底板大巷矿压特征的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。3 8 4 ．5 ．1 巷道开挖后应力和塑性区分布特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 9 4 ．5 ．2 工作面支承压力传递特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 0 4 ．5 - 3 底板老遁历I 在水平的应力分布特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 3 4 ．5 ．4 采动影响下巷道塑性区变化特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 4 ．5 ．5 蹬空与非蹬空开采条件下巷道稳定性对比分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 4 ．6j 嫜小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51 5 现场实澳4 研究底板大巷矿压显现规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 5 ．1 西一1 3 一l 轨道大巷维护现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 5 ．2 围岩锵L 窥视⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 5 ．2 ．1Y T J - 2 0 型岩层探澳4 仪简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 5 ．2 2 钻孔窥视地点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 6 5 ．2 3 钻孔窥视结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 6 5 ．3 停采前后底板大巷钻孔应力变化特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 9 5 A 停采前底板大巷变形特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 5 ．5 停采后底板大巷变形特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 3 5 ．6 底板大巷变形破坏情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 5 5 ．7 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。7 0 6 深部厚煤层蹬空开采底板大巷围岩控制技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。7 1 7 结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 5 7 ．1 主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 5 7 ．2 存在的不足⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。7 6 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。7 7 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8 l 作者简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 2 V I 万方数据 目录 C h i n e s ea b s t r a c t ⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯．．⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I E n g l i s ha b s W a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．Ⅲ 1I n t r o d u c t i o n ．．．．．⋯．⋯⋯。．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯。．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯．．1 1 ．1 R e s e a r c hB a c k g r o u n da n d s i g n i f i c a n c e ⋯．．．．．．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．⋯．．⋯．1 1 2R e s e a r c h s t a t u s 扯h o m e 锄d a b r o a d ⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．1 1 2 ．1R e s e a r c h s t a t u s o f t h e a b u l m c r a p r e s s u r e d i s W i b u l i o n o f d e e p t h i c k c o a l m i n i n g ⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 2R e s e a r c hs t a t u so f r o a d w a yp r e s s t m f e a t u r eo f d e e pt h i c kc o a lm i n i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．2 3R e s e a r c h s t a t u s o f t r a n s f e r f e a t u r e o f l h c c o a l f l o o r ⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．3 12 ．4 ㈣s t a t u so f d c f o n n a t i o nf e a t u r eo f f l o o rr o a d v v a y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 ．2 ．5 R e s e a r c hs t a t u so f 蛐t e c h n o l o g y o f d y n a m i cp r e s s u r er o a d w a y ⋯⋯⋯⋯⋯．．．4 13M a i nc o n t e 缸t t ．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．⋯．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．6 1 ．4R e s e a r c h m e t h o d a n d t e c h n i c a l m u t e ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯．．．．．⋯．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．6 2G e n e r a ls i t u a t i o na n ds u r r o u n d i n gr o c km e c h a n i c sp a r a m e t e rt e s t ．．．．．．．．．⋯．．．．．．．⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 2 ．1 Ik 1 1 e 稠Is i t u a t i o no f w o i kf a c e ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 2 2G e n e r a ls i t u a t i o no f w e s t e r n - f i r s t1 3 一l c o a la r e ar t a c l w a y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．8 2 ．3 S u r r o u n d i n g r o c k p h y s i c a la n d m e c h a n i c a lp a r a m e t e rt e s t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．9 2 _ 3 ．1C o r es p e c i m e n sa n ds a m p l e p r o c e s s i n g ．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．⋯⋯．⋯．⋯．．．9 2 ．3 2P h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp r o p c r t i c st e s t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 2 ．3 ．3 P h y s i c a la n d m e c h a n i c a lp a r a m e t e r t e s t r e s u l t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 ．4 瞰s u m m a r y ．．．⋯．．⋯．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯．⋯1 4 3R e s e a r c h o f a b u t m e n t p r e s s u r e d i s t f f o u l i o n c h a r a c t e r s u n d e r t h e c o n d i f i o m o f d e e p a n d t h i c k c o a lm i n i n go nm i n e d - o u ta r e a ．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．⋯．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯⋯．．⋯⋯．．⋯⋯．⋯．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．15 3 ．1 A n a l y s i s o f i m p a c t o n a b u t m e n t p r e s s u r e d i s t n l o u I i o n c o m i n g f r o m m i n i n g h e i g h t a n d d e p t h ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”1 5 3 2A b u t m e n tp r e s s u r ed i s t r i b u t i o no f m i n i n go nm i r m i - o u ta r e a ．．．．．．．．．．⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．18 3 ．3S t r e s sI r a n s f e rf e a t u r eo f t h ec o a lf l o o r ．⋯⋯⋯．．⋯．．⋯．．．．．．⋯．⋯．．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．1 9 3 ．3 蛳s u m m a r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 3 4N u m e r i c a l s i m u l a t i o n r e s e a r c h o n m i n e p r e s s u r e c h a r a c t e r s o f t h e n 0 0 r m 毅h 拶⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 4 ．1 E s t a b l i s t m a e n to f f l a em o d e l ．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．．．．⋯．．．．⋯．⋯．．．⋯．．2 5 ⅥI 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 4 2I m p a c to na b u t m e n tp r e s s u r ed i s m b u f i o nc o m i n gf r o mm i n i n gh e i g h t ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 8 4 3 I m p a c t o n a b u t m e n t p r e s s u r e d i s m “ o u t i o n c o m i n g f r o m m i n i n g d e p t k ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 0 4 A I m p a c t o nm i n i n gp r e s s u r ec h a r a c t e r so f t h ef l o o rr o a d w a yu n d e rt h ec o n d i t i o n so f m i n i n g o nu n m i n c d - o u ta r e a ．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 4 4 ．5 I m p a c t o n m i n e p r e s s u r e c h m a c t e r s o f t h e f l o o r r o a d w a y u n d e r t h e c o n d i t i o n s o f m i n i n g o n m i n e d - o u ta r e a ．⋯⋯．．．．．．．．⋯⋯⋯．⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯．3 8 4 ．5 ．1D i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r so f s t r e s sm a dp l a s t i cz o n ea f t e re x c a v a t i o no f r o a d w a y ⋯⋯⋯⋯3 9 4 ．5 ．2 ’l h n 锄i 商叩c h 嘲c 把稻o f 瞰畦i I l g ￡脱a b I I 呦咖珊e 阻腿⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 0 4 ．5 3S t r e s s d i s t r i b u t i o n c h a m a c r s o f t h e f l o o r r o a d w a y l e v e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 4 ．5 A C h a n g e s o f r o a d w a y p l a s t i c z o n e t r a d e r t h e L , n V a e t o f m i n a n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～4 9 4 ．5 ．5 S t a b i l i t yc o n W a s to f m i n i n go n m i n e d - o u ta r e aa n du t m f i n e d ．u ta r e a ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 4 ．6 C h a p t e rs m n m a r y ．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51 5A c t u a lm e a s m e m e n to f l h em i n i n gp r e s s u r eo f t h ef l o o rr o a d 啪y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 5 ．1M a i l m m c e s t a t u s o f t r a c k m a i n r o a d w a y i n w e s t e r n1 s t m i n i n g a r e 色．．．．．．．．．．⋯⋯⋯．⋯．．⋯⋯5 3 5 ．2 S u r r o u n d i n gr o c k c o r eh o l eh n a g m 孚⋯⋯⋯．．．⋯．⋯⋯⋯．．．⋯．．．⋯⋯⋯．．．．．．．⋯．．．．．．⋯⋯．⋯．．．．⋯．．．．．⋯⋯5 5 5 _ 2 ．1 I n t r o d u c t i o no f Y T J - 2 0r o c kd e t e c t o r ．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．⋯．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯．．．．，，．⋯．．．5 5 5 2 ．2L o c a t i o no f c o r eh o l ei n l a g i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 6 5 2 ．3 A n a l y s i so f c o l eh o l e 峨r e s u l t ⋯．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯．．5 6 5 ．3 C t m n g e s o f f l o o r r o a d w a y c o r e h o l e s t r e s s b e f o r e a n d a f t e r t h e a o p m i n i l l g ．．⋯⋯．⋯．．．．．⋯⋯5 9 5 AD e f o r m a t i o nc h a r a c t e r so f f l o o rr o a d w a yb e f o r et h e 咖pm m a g ⋯．．．．．．．．．．⋯⋯⋯．．．．⋯．．．．⋯⋯．6 1 5 ．5 D e f o r m a t i o nc h a r a c t e r so f f l o o rr o a d w a ya f t e rt h es t o pm i n i n g ．．．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．．⋯．⋯⋯⋯．．⋯．．．6 3 5 ．6 D e f o r m a t i o n a n d d e t e r i o r a l i o n o f f l o o r r o a d w a y ⋯⋯．．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯．．．．．．．⋯．．⋯⋯．．．．．⋯．．．6 5 6C o n l r o lt e c h n i q u eo f f l o o rr o a d w a yi nd e e pt h i c kc o a lm i n i n go nm i n e d - o u ta r e a ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 7C o n c l u s i o na n dp m s t x 娩．⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．．．⋯⋯⋯．．．．．7 5 7 ．1C o c l u s i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 5 7 2E x i s t i n gi n s u f f i c i e n t ．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯．．⋯．⋯⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯．．．．．．7 6 R e f e r e n c e ．．⋯．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯．．⋯．．．⋯⋯．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．⋯．．⋯．．⋯．．⋯⋯．．．7 7 A d 硼o 、硐。d g e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 1 A u t h o ri n t r o d u c t i o na n dp r i n c i p a la d l i e v 锄e l Ⅱsi I l 文矗囝劬丘cn 葛e a I h ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 2 V I Ⅱ 万方数据 第1 章绪论 随着各矿井开采年限和开采强度的增加，煤矿开采逐渐由浅部转向深部，我国煤炭资 源埋深在1 0 0 0 m 以下的约为2 ．9 5 万亿肫，占煤炭资源总量的5 3 0 A 旧。目前我国许多矿区 如巨野、淮南、济宁、新汶案地的开采深度E 茹睦筘立1 0 0 0 m ，全国超过千米的旷井i 捌受十个 网，预计未来2 0 年我国很多煤黼入到1 0 0 0 ～1 5 0 0 m 的开采深度粤。深部岩体地质力学 特点决定了深部开采与浅部开采的明显区别在于深部岩石所处的J 待璐环境，进入深部开采 后，在承受高地应力的同时，大多数巷道要经受回采引起的强烈支承压力作用，使受采动 影响的巷道围岩压力数倍、甚至近十倍于原岩应力，从而造成在浅部表现为普通坚硬的岩 石，在深部却可能表现出软岩大变形、大地压、难支护的特征；浅部的岩体大多处于弹性 应力状态，而进入．深部以后则可能处于塑性状态，原岩应力引起的压、剪应力超过岩石的 强度，造威盎等石的破坏【6 J 。 同时，我国煤层的赋存条件多种多样，煤矿开采条件比1 铰复梨1 0 1 ，其中，厚煤层开采 占有一定比重，采厚对矿山压力显现规律有重要影响。另外，煤矿生产活动中，为了避免 采掘接替关系紧张的情况出现，往往需要上行开采，在采空区匕方进行采掘活动，蹬空开 采也会对矿山压力显现规律有影响。在各种各样的地质条件和开采方法下，相当部分巷 道要受到采掘活动影响，动压j 影响的巷适兰舻状沉己成为制约煤矿墨纰生产的瓶耐1 1 J 。 目前，对于采高和采深等单一因素影响下的巷道矿雎睁砷醪眵0 皎多，对于蹬空、深部厚煤 层这些因素综合影响下的动压巷道矿压特征研究较少。本文结合丁集矿1 2 8 2 3 I 干1 F 面开采 过程中西一1 3 ．1 轨道大巷的变形破坏特征，拟j 蘑过理论分析、数值模拟和大量的现场观测， 研究深部厚煤层蹬空开采时，受动压影响的底板岩巷变形破坏特征。 l 卿 工作面位于丁集矿二8 2 6 水平西采区，煤层底板标高- 7 9 0 ．8 2 5 m ，煤层平均 厚度4 ．1 m ，工作面下方1 1 - 2 煤的1 4 1 2 1 工作面、1 4 2 2 1 工作面已回采完毕，为淮南矿区 典型的深部厚煤层蹬空开采。本文以丁集矿1 2 8 2 3 工作面开采为工程背景，研究深部厚煤 层蹬空开采综合影响下的支承压力分布特征，底板大巷围岩应力分布特征和巷道变形破坏 特征，结合动压巷道围岩控制技术，分析丁集矿西一1 3 ．1 采区合理停采线位置，提出西一 13 ．1 采区大巷围岩控制技术，并为类似条降_ f 槲开采是供参考。 1 2 2 国内外研究现状 1 ．2 ．1 深部厚煤层开采支承压力分布特征研究现状 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 翟新献、姜学云掣1 1 1 提出当采深增大以后，支承压力影响范围会随之增大。 浦海、缪协兴掣1 2 嚏用R F P A 数值漠拟软件，主要分析了关建层的破断、关踺层相对 位置及采深等对围岩支承压力的影响，指出当采深增大以后，支承压力峰值会随之增加， 同时，支承压力的峰值位置向工作面前方深处煤体转移。 宋振骐、卢国志掣1 习将支承压力的形成和发展分为五个阶段，将从采场推进到工作面 长度起，直到停采线附近这一阶段称为第五阶段，该阶段为支承压力的稳定阶段。提出工 作面开采综合移动角起于支承压力边缘的方案，建立了相应的理论分析模型和求解方案， 并分析了采场长度、采深、塑性区范围、煤层的厚度和强度对支承压力分布的影响。 谢广祥、杨科、王磊掣Ⅲ明结合编谚江作面开采，采用损伤力学