大采深底板巷道群跨采技术研究.pdf

分类号分类号TD853TD853TD853TD853密密级级公公开开 U U U U D D D D C C C C单位代码单位代码 10424104241042410424 学学 位位 论论 文文 大采深底板巷道群跨采技术研究大采深底板巷道群跨采技术研究大采深底板巷道群跨采技术研究大采深底板巷道群跨采技术研究 潘伟国潘伟国 申请学位级别申请学位级别硕士学位硕士学位专业专业名名称称采矿工程采矿工程 指导教师姓名指导教师姓名许许 东东 来来职职称称 副副教教 授授 副副指导教师姓名指导教师姓名郭郭 忠忠 平平职职称称教教授授 山山 东东 科科 技技 大大 学学 二零零二零零九九年五月年五月 论文题目论文题目论文题目论文题目 大采深底板巷道群跨采技术研究大采深底板巷道群跨采技术研究大采深底板巷道群跨采技术研究大采深底板巷道群跨采技术研究 作者姓名作者姓名作者姓名作者姓名 潘潘潘潘 伟伟伟伟 国国国国入学时间入学时间入学时间入学时间 2002002002006 6 6 6 年年年年 9 9 9 9 月月月月 专业名称专业名称专业名称专业名称 采矿工程采矿工程采矿工程采矿工程研究方向研究方向研究方向研究方向矿山压力及其控矿山压力及其控矿山压力及其控矿山压力及其控制制制制 指导教师指导教师指导教师指导教师 许许许许 东东东东 来来来来职职职职称称称称 副副副副教教教教授授授授 副副副副指导教师指导教师指导教师指导教师郭郭郭郭 忠忠忠忠 平平平平职职职职称称称称教教教教授授授授 论文提交日期论文提交日期论文提交日期论文提交日期2002002002009 9 9 9 年年年年 5 5 5 5 月月月月 31313131 日日日日 论文答辩日期论文答辩日期论文答辩日期论文答辩日期2002002002009 9 9 9 年年年年 6 6 6 6 月月月月 1 1 1 12 2 2 2 日日日日 授予学位日期授予学位日期授予学位日期授予学位日期 STUDYSTUDYSTUDYSTUDY OFOFOFOF LARGELARGELARGELARGEDEPTHDEPTHDEPTHDEPTH FLOORFLOORFLOORFLOOR ROADWAYROADWAYROADWAYROADWAY GROUPSGROUPSGROUPSGROUPS INFLUENCEDINFLUENCEDINFLUENCEDINFLUENCED BYBYBYBY OVERHEADOVERHEADOVERHEADOVERHEAD MININGMININGMININGMINING A A A ADissertationDissertationDissertationDissertation tedtedtedted inininin fulfillmentfulfillmentfulfillmentfulfillment ofofofof thethethethe requirementsrequirementsrequirementsrequirementsofofofof thethethethe degreedegreedegreedegreeofofofof MASTERMASTERMASTERMASTEROFOFOFOF PHILOSOPHYPHILOSOPHYPHILOSOPHYPHILOSOPHY fromfromfromfrom ShandongShandongShandongShandong UniversityUniversityUniversityUniversity ofofofof ScienceScienceScienceScience andandandand TechnologyTechnologyTechnologyTechnology bybybyby PanPanPanPanWeiguoWeiguoWeiguoWeiguo SupervisorSupervisorSupervisorSupervisor ProfessorProfessorProfessorProfessorXuXuXuXu DonglaiDonglaiDonglaiDonglai CollegeCollegeCollegeCollege ofofofof NaturalNaturalNaturalNatural ResourcesResourcesResourcesResourcesandandandand EnvironmentalEnvironmentalEnvironmentalEnvironmental EngineeringEngineeringEngineeringEngineering MayMayMayMay 2002002002009 9 9 9 声声明明 本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所 公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交交 于其它任何学术机关作鉴定。于其它任何学术机关作鉴定。 硕士生签名硕士生签名 日日期期 AFFIRMATIONAFFIRMATIONAFFIRMATIONAFFIRMATION I I I I declaredeclaredeclaredeclare thatthatthatthat thisthisthisthis dissertationdissertationdissertationdissertation，， tedtedtedtedininininfulfillmentfulfillmentfulfillmentfulfillment ofofofof thethethethe requirementsrequirementsrequirementsrequirements forforforfor thethethethe awardawardawardaward ofofofof MasterMasterMasterMaster ofofofof PhilosophyPhilosophyPhilosophyPhilosophyininininShandongShandongShandongShandong UniversityUniversityUniversityUniversity ofofofof ScienceScienceScienceScience andandandand TechnologyTechnologyTechnologyTechnology，， is is is is whollywhollywhollywholly mymymymy ownownownown workworkworkwork unlessunlessunlessunless referencedreferencedreferencedreferenced ofofofof acknowledge.acknowledge.acknowledge.acknowledge. TheTheTheThe documentdocumentdocumentdocument hashashashas notnotnotnot beenbeenbeenbeen tedtedtedted forforforfor qualificationqualificationqualificationqualification atatatat anyanyanyany otherotherotherother academicacademicacademicacademic institute.institute.institute.institute. SignatureSignatureSignatureSignature DateDateDateDate 山东科技大学硕士学位论文摘要 摘摘 要要 对于深部开采的开拓巷道，除选择合适的层位和合理的支护方式外，实行跨大巷回 采使底板巷道处于卸压区，不仅可以提高资源采出率，而且可以降低巷道的维护费用。 论文以汶南煤矿-650 水平巷道群为研究对象，根据具体的巷道围岩地质条件，采用 理论分析、数值模拟和现场实测相结合的研究方法，对大采深巷道群跨采技术进行了研 究。通过理论分析，研究了工作面底板压力分布规律，总结了不同位置底板巷道围岩变 形及应力分布特征，得出了跨采巷道围岩变形预计方法；通过数值模拟，对跨采巷道矿 压显现规律进行分析，确定了跨采对巷道群的超前影响及滞后影响距离；根据巷道不同 的围岩地质条件，选择合理的支护方式，确定了合理的支护参数；通过现场工业性试验， 得出了跨采巷道矿压显现规律，并将跨采巷道围岩变形分为初始、活跃、稳定三个阶段， 确定了每个阶段的范围，分析了跨采巷道围岩变形因素，确定了巷道围岩累计变形量的 大小，对巷道加固效果做出评价。 关键词关键词跨采，巷道群，数值模拟，支护参数，矿压规律 山东科技大学硕士学位论文摘要 AbstractAbstract The deep mining regarding to the developing entry, except for the choice of appropriate position and the reasonable supports way, to implement the cross mining upon the main entry to make the tunnel to be in the release of pressure area, not only may enhance the resources recovery, but also may reduce tunnels maintenance cost. In order to recover the overlying coal of -650 level entry groups in Wennan coal mine, and realize the long-term stability of entry, This thesis takes the entry groups as the research object, based on the concrete geological condition of the roadway surrounding rock, using the combined research of the theoretical analysis, the numerical simulation and the field measurement, the cross mining technology of the deep tunnel groups has been researched. Through the theoretical analysis, the different position floor roadway surrounding rock deation and the stress distribution characteristic have been summarized, the roadway surrounding rock deation prediction has been obtained. By the numerical simulation, the surrounding rock deation and failure regularity of the cross mining roadway have been researched, the advanced and hysteretic influence to the roadway groups under the cross mining condition has been determined. According to different geological condition, the reasonable support has been chosed, and the reasonable support parameter has been determined.Through the industrial field tests, strata behaviors rule of the roadway influenced by overhead mining has been obtained, And the tunnel surrounding rock deation is dividedinto three stages, which is initial, active, and the stable stage., and the range of each stage has been determined, the tunnel surrounding rock deation factors of the roadway influenced by overhead mining is analysised ， The accumulated deation amount of the roadway influenced by overhead mining is determined, so thestrengthening effect on the roadway influencedby overheadmining can be shown. KeywordsKeywordsKeywordsKeywords Cross mining，roadway groups，numerical simulation，support parameters，strata behavior regularity 山东科技大学硕士学位论文目录 目目录录 1 1 1 1 绪论绪论绪论绪论. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .1 1 1 1 1.1 课题的提出及意义............................................................................................................1 1.2 国内外研究现状...............................................................................................................2 1.3 研究内容及研究方法.......................................................................................................4 2 2 2 2 课题研究的基础条件课题研究的基础条件课题研究的基础条件课题研究的基础条件. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . . 6 6 6 6 2.1 矿井概述...........................................................................................................................6 2.2 跨采巷道群概况...............................................................................................................6 2.3 跨采面概况.....................................................................................................................10 3 3 3 3 跨采巷道围岩变形破坏规律研究跨采巷道围岩变形破坏规律研究跨采巷道围岩变形破坏规律研究跨采巷道围岩变形破坏规律研究. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . . 13131313 3.1 工作面底板压力分布规律.............................................................................................13 3.2 跨采不同底板岩巷围岩变形规律.................................................................................14 3.3 跨采底板巷道围岩变形量预测.....................................................................................17 4 4 4 4 跨采巷道矿压显现规律数值模拟研究跨采巷道矿压显现规律数值模拟研究跨采巷道矿压显现规律数值模拟研究跨采巷道矿压显现规律数值模拟研究. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .20202020 4.1 FLAC3D 计算原理..........................................................................................................20 4.2 数值模拟模型的建立.....................................................................................................20 4.3 跨采对底板大巷影响范围分析.....................................................................................24 4.4 跨采对底板下山影响分析.............................................................................................36 4.5 跨采对不同位置巷道影响..............................................................................................40 5 5 5 5 跨采巷道围岩加固技术研究跨采巷道围岩加固技术研究跨采巷道围岩加固技术研究跨采巷道围岩加固技术研究. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . . 42424242 5.1 跨采巷道围岩松动圈特征.............................................................................................42 5.2 支护对象及支护对策.....................................................................................................44 5.3 跨采前巷道加固措施.....................................................................................................45 5.4 开采技术措施.................................................................................................................48 6 6 6 6 跨采巷道群围岩变形规律现场实测研究跨采巷道群围岩变形规律现场实测研究跨采巷道群围岩变形规律现场实测研究跨采巷道群围岩变形规律现场实测研究. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .50505050 山东科技大学硕士学位论文目录 6.1 观测方案.........................................................................................................................50 6.2 西大巷观测结果分析.....................................................................................................52 6.3 西翼总回巷观测结果.....................................................................................................58 6.4 跨采巷道矿压规律.........................................................................................................61 7 7 7 7 主要结论及努力方向主要结论及努力方向主要结论及努力方向主要结论及努力方向. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . . 63636363 7.1 主要结论.........................................................................................................................63 7.2 努力方向.........................................................................................................................64 致致致致 谢谢谢谢. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . .. . . 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