高密陷落柱礦區(qū)松軟破碎煤層巷道失穩(wěn)破壞機(jī)理及控制研究.pdf

1、高密陷落柱礦區(qū)松軟破碎煤巖巷道的支護(hù)問題是影響煤礦安全高效支護(hù)的首要問題。通過現(xiàn)場(chǎng)勘察方法獲得高密陷落柱礦區(qū)松軟厚煤層巷道圍巖的變形規(guī)律及破壞特征，初步統(tǒng)計(jì)煤巖巷道破壞機(jī)理，并在現(xiàn)場(chǎng)選取典型試樣，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究，獲得煤巖基本物理力學(xué)特性和峰后軟化特性;基于圍巖評(píng)級(jí)系統(tǒng)獲得現(xiàn)場(chǎng)圍巖的力學(xué)參數(shù)，并結(jié)合連續(xù)介質(zhì)理論構(gòu)建破碎煤巖體峰后應(yīng)變軟化數(shù)學(xué)模型，基于FLAC3D為平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)，構(gòu)建三維數(shù)值模型，數(shù)值模擬分析高密陷落柱礦區(qū)松軟破碎煤層

2、巷道失穩(wěn)破壞機(jī)理;通過超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法獲得復(fù)雜地質(zhì)條件下陷落柱分布特征，通過注漿方法控制陷落柱對(duì)巷道頂板的危害;優(yōu)化巷道斷面形狀，提出曲墻拱形巷道斷面，并結(jié)合錨、網(wǎng)、噴、鋼帶等聯(lián)合支護(hù)方法控制巷道圍巖的位移發(fā)展;通過大量的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，并結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，構(gòu)建圍巖位移預(yù)測(cè)數(shù)值模型;研究成果可為類似工程提供理論基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)支撐。通過研究獲得的研究成果主要包括:
　　(1)通過巖石單軸壓縮試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)獲得煤巖強(qiáng)度參數(shù)及峰后力學(xué)

3、模型，通過非線性擬合方法和梯度塑性理論，構(gòu)建煤巖峰后應(yīng)變軟化模型。以連續(xù)介質(zhì)理論和塑性理論為基礎(chǔ)，結(jié)合圍巖評(píng)級(jí)系統(tǒng)，獲得破碎煤巖強(qiáng)度參數(shù)，并構(gòu)建破碎煤巖體峰后應(yīng)變軟化模型，為深入研究破碎煤巖巷道失穩(wěn)破壞機(jī)理奠定基礎(chǔ)。
　　(2)利用大型有限差分軟件FLAC3D對(duì)大巷開挖支護(hù)過程進(jìn)行數(shù)值模擬，分析破碎煤巖巷道變形破壞特征規(guī)律，并對(duì)破壞機(jī)理進(jìn)行分析;通過數(shù)值計(jì)算巷道圍巖在無支護(hù)、錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)和錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)3種支護(hù)方式時(shí)，松軟破碎圍巖

4、巷道的變形趨勢(shì)和應(yīng)力場(chǎng)演化規(guī)律。
　　(3)利用便攜式礦井地質(zhì)探測(cè)儀對(duì)皮帶大巷的礦井地質(zhì)構(gòu)造及煤層賦存情況進(jìn)行超前地質(zhì)探測(cè)，了解了皮帶大巷迎頭前方地質(zhì)構(gòu)造并確定陷落柱范圍，實(shí)施皮帶大巷超前預(yù)注漿方案。
　　(4)利用錨桿測(cè)力計(jì)和全站儀對(duì)軌道大巷的錨桿實(shí)際受力狀態(tài)和巷道圍巖收斂變形進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)并利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立軌道大巷巷道變形預(yù)測(cè)的BP模型，進(jìn)行松軟破碎巷道變形預(yù)測(cè)分析。
　　(5)結(jié)合巷道實(shí)際情況，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)