红柳煤矿软岩巷道矿压观测及变形特征研究

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正确认识回采巷道围岩结构特征及其变形和破坏等矿压显现的机理及规律是有效进行巷道围岩控制的前提。本论文以红柳煤矿软岩回采巷道为工程背景,综合应用理论分析、数值模拟和现场矿压观测相结合的研究方法,从锚杆(索)支护的理论出发,研究围岩破坏机理、锚杆支护机理、锚杆力学作用机理以及回采巷道围岩支护方法和参数。煤帮的变形破坏可分为煤体内部的变形破坏和沿煤层与顶底板岩石交界面变形破坏。煤帮的变形破坏是由于煤体内部的松动和煤体沿煤层界面被挤出而引起的,控制煤体松动和被挤出是煤帮锚杆支护的目的。通过矿压观测揭示巷道的矿压显现规律,为支护设计和支护形式选择提供科学依据;改善巷道顶底板支护方式及控制方法,使巷道在服务期内能够正常使用,确保安全生产。1121工作面回采过程中,发现距工作面比较近的3个测站2#、3#、4#处顶板离层比较大,其他观测站顶板相对比较小甚至不变。巷道围岩力学性质差异较大,强度不同,巷道局部矿压显现比较明显。通过数值模拟整体围岩变形位移得出,在工作面推进的过程中,工作面位置岩层整体下沉,受区段煤柱的影响,邻近巷道的岩层上部有岩层拱起,巷道周边围岩下沉,巷道收敛,同时巷道的两帮也有所收敛,在巷道靠近煤柱的底板容易产生底鼓。考虑到工程实际,最终模型尺寸确定为X×Y×Z=410m×1200m×150m,共划分138820个单元,每个单元X×Y×Z=2.5m×2.5m×2.5m,共15117个节点。该模型侧面限制水平移动,底部固定,材料破坏符合Mohr-Coulomb强度准则,运用数值模拟,建立数值模型,得到巷道围岩变形位移及受力,模拟受工作面影响的邻近巷道围岩变形的规律;为以后相似地质条件的工程提供了可行的技术方案。
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