基于地应力实测的煤巷锚杆支护技术研究

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本文以朱仙庄煤矿为工程背景,综合采用岩石物理力学参数测定、现场地应力实测技术、构建岩石力学模型和数值模拟计算相结合的方法,对朱仙庄煤矿基于地质力学评估与围岩稳定性分类的煤巷锚杆支护与控制技术进行了系统的研究,主要研究内容及结果如下:  1.采用空心包体应力解除法,对朱仙庄煤矿Ⅱ、Ⅲ水平进行了现场地应力实测,通过数值模拟计算和理论分析得到了矿区南翼Ⅱ、Ⅲ水平地应力场的分布规律。  2.基于现场地应力实测、实验室煤岩物理力学参数测试和现场巷道变形破坏情况调研,对朱仙庄煤矿10煤回采巷道进行了围岩地质力学评估,得到了朱仙庄煤矿10煤回采巷道围岩稳定性分类依据及标准。  3.根据朱仙庄煤矿10煤回采巷道围岩地质力学评估结果,采用FLAC3D数值模拟计算方法主要研究了不同侧压系数下巷道围岩变形与破坏情况;巷道方向与最大水平主应力方向夹角α的变化,对巷道围岩的应力分布、变形及塑性区半径的影响进行了系统的分析。同时也建立了相应的力学模型分别研究分析了在不同条件下(弹性应力状态、弹塑性应力状态)地应力对巷道围岩稳定性的影响,计算结果表明理论力学计算与数值模拟计算结果基本一致,验证了数值模拟的可靠性。  4.针对Ⅱ1053综采工作面回风巷沿空掘巷特殊的工程背景下,利用FLAC3D数值模拟方法,分别模拟了回风巷在掘进期间和回采期间不同锚杆长度、间排距、直径,在不同组合支护下巷道的变形与破坏规律,从而确定最优的锚杆支护参数。通过现场工业性验证,Ⅱ1053工作面回风巷在掘进期间围岩变形量较小、围岩稳定性良好,巷道围岩变形与破坏得到了很好的控制,为工作面安全、高效回采创造了有利条件,锚杆支护系统安全可靠。
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