煤巷复合顶板变形破坏机理及支护技术研究

《煤巷复合顶板变形破坏机理及支护技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学位论文独创性说明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。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做了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。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电子版。本人允

2、许论文被查阅和借阅。学校可以将本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和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日万方数据万方数据论文题目：煤巷复合顶板变形破坏机理及支护技术研究专业：防灾减灾工程及防护工程硕士生：史向东（签名）指导教师：谷拴成（签名）摘要由于煤炭开采深度的增加，煤巷复合顶板的离层破碎问题越来越突出，顶板维护越来越困难，甚至出现顶板岩层极度破碎、支架折损严重以及巷道断面收缩

3、严重等现象导致工作面无法正常回采。如何消除冒顶、片帮，有效维护复合顶板和两帮稳定，控制围岩变形，提高围岩整体稳定性，已成为确保煤矿安全、高效地生产的关键，是影响我国煤炭开采向纵深发展和安全生产的关键问题之一。本文通过对前人研究成果进行总结，建立复合顶板模型对其进行破坏机理的分析，根据所分析的结论进行巷道支护体系的优化设计，并应用数值模拟手段进行评价。本文主要研究内容及结论如下：(1)将前人对层状岩体以及煤巷复合顶板的研究结果进行总结分析，得出煤巷复合顶板各岩层之间受力的一般情况，以及其变形的一般情况。据此确定本文的研究方向。(2)对煤巷复合顶板的变形破坏机理

4、进行理论方面的分析。将复合顶板岩层简化为岩梁模型，以单层岩梁为研究对象，应用弹性力学、材料力学等力学理论分析其受荷后内部应力的变化情况。经过理论计算，得出单层岩梁正应力的表达式，利用极限平衡原则求出岩梁在达到极限应力情况下岩体的破坏位置，从而推出复合顶板破坏发展的极限高度与顶板破坏判断准则。通过理论分析研究，总结出影响复合顶板变形破坏的一般性因素。(3)根据对煤巷复合顶板变形破坏机理的分析计算，对煤巷复合顶板的支护进行研究，提出“基于组合梁与冒落破坏面的‘多角度锚杆组合梁悬吊’支护”设计理念。此理念认为根据煤巷复合顶板岩层的地质情况与锚杆长度的局限性，采用组

5、合梁理论进行锚杆支护，再利用锚索将组合梁悬吊于稳定岩层较为合适，并且根据对复合顶板破坏面的计算认为改变顶板锚杆的锚固方向，使其尽量与破坏面进行垂直可提高组合梁的强度。再者，由于巷道开掘后复合顶板的初期变形会对顶板岩体的强度造成较大影响，故应在巷道开掘过程中对围岩及时进行支护，并对锚杆(索)施加适当的预应力，进一步减少开巷初期的围岩变形量。(4)在巷道支护设计方法上，本文认为巷道支护动态信息设计法更适用于层状岩体巷道这种拥有复杂围岩地质情况的巷道支护。该设计法可保证设计所用地质资料的可靠万方数据性，实时性与适用性。(5)以澄合矿区王村斜井煤矿5106工作面回风

6、顺槽为例，对其顶板应力情况进行计算，根据计算所得结果应用所提出的支护设计理念进行支护优化，在巷道试验段应用优化后的支护体系进行支护并跟进监测巷道围岩的变形情况，再应用数值模拟软件验证支护优化前后的巷道稳定情况。关键词：复合顶板，层状岩体，顶板破坏面，顶板破坏机理，支护技术研究类型：应用研究万方数据Subject:DeformationFailureMechanismandSupportTechnologyofCompositeRoofinCoalRoadwaySpecialty:DisasterPreventionandReductionEngineerin

7、gandProtectiveEngineeringName:ShiXiangdong（Signature）Instructor:GuShuancheng（Signature）AbstractAstheincreasingofcoalminingdepth,theproblemoflayerfragmentationincoalroadwayroofbecomeincreasinglyprominent,roofmaintenancebecomemoreandmoredifficulty.Therearesomanyaccidentsofroofmainten

8、anceincoalroadway.Suchasro