大安山煤矿深部急倾斜软底煤巷失稳机理与支护研究

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1、万方数据分类号TD353UDC622学校代码10147密级公开博士学位论文大安山煤矿深部急倾斜软底煤巷失稳机理与支护研究ThestudyoninstabilitymechanismandsupportofsteepcoalroadwaywithsoftfloorindeepofDa’anshancoalmine作者姓名指导教师申请学位学科专业研究方向穆贵清梁冰教授工学博士采矿工程矿山压力与矿井动力灾害防治辽宁工程技术大学万方数据关于论文使用授权的说明本学位论文作者及指导教师完全了解辽宝王程撞丕太堂有关保留、使用学位论文的规定，同意辽宝王程撞苤太堂保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件

2、和磁盘，允许论文被查阅和借阅，学校可以将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、汇编本学位论文。保密的学位论文在解密后应遵守此协议学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日万方数据致谢论文自始至终是在导师梁冰教授的悉心指导和严格要求下完成，导师渊博的专业知识、高深的学术造诣、严谨的治学态度、求实的工作作风使我深受教益和熏陶；导师的胸怀和品格将作为我终生受益的精神财富。至此博士论文完成之际，谨向尊敬的导师致以最真诚和衷心的感谢。感谢辽宁工程技术大学矿业学院和研究生院的各位老师在我攻读博士期间给予的指导与帮助。感谢北京昊华能源股份有限公司和大安山

3、煤矿各位同仁在我攻读博士和现场实验过程中给予的大力支持和帮助!感谢在百忙之中对论文进行评阅的专家。感谢我的家人对我生活上无微不至的关怀、学习上的鼓励及精神上的大力支持，使我顺利完成学业。万方数据辽主王猩堇查太堂擅±堂僮途塞摘要巷道围岩控制问题一直是影响煤矿安全高效生产的主要技术问题之一，尤其是深部高应力环境下，煤矿软岩巷道支护问题愈加严重。大安山井田褶曲构造发育，地质条件复杂，在急倾斜区域的煤层底板存在强度低、膨胀性强的泥质砂岩层，给巷道支护带来了极大的困难，因此，针对高应力条件下急倾斜硬顶软底的煤岩结构特征，揭示其失稳机理，建立科学有效的支护体系具有重要的理论意义和实际应用价值。论文主

4、要对井田地应力分布、煤岩物理力学参数、底板软岩矿物组成和膨胀性等特征进行了测试，确定了应力场的分布规律，明确了底板软岩的成分组成及其强膨胀性特征；通过相似材料模拟和数值模拟，得出了软底急倾斜煤层巷道围岩应力场和位移场的演化规律，巷道围岩最大底鼓量随着应力水平的增加呈指数关系增长，并随着侧压系数的增加呈对数关系递增；巷道围岩帮部最大位移与应力水平呈跳跃式递增，随着侧压系数的增大，呈对数关系递增；最大水平应力的集中程度随着应力水平和侧压系数的增加呈线性关系增长；对大安山煤矿急倾斜区域煤岩进行了蠕变实验研究，选取能够反映岩石粘弹塑性变形的cvisc模型反映软岩的蠕变行为，利用MATLAB平台，

5、编写了基于模式搜索和非线性最小二乘算法的参数辨识程序，确定了蠕变模型参数，建立了蠕变参数与应力水平和围压的动态模型，获得了软岩在不同应力水平和围压条件下的蠕变演化规律；给出了基于FLAC3D数值平台的cvisc蠕变差分格式，对急倾斜软底煤层巷道蠕变控制效果进行了数值仿真，确定了巷道围岩合理的支护阻力和最佳二次支护时机；针对大安山煤矿单斜2槽煤层赋存特征，揭示了高应力条件下软底急倾斜煤层巷道失稳机理，建立了巷道围岩控制技术体系。确定了以巷道围岩整体控制、关键部位梁式补强为技术核心的初次支护方案，以控制软岩结构蠕变失稳为核心的二次支护方案，并通过现场工业性实验验证了方案的合理性。关键词：急倾

6、斜煤层；软底结构；蠕变失稳；蠕变控制；非对称支护；梁式支护万方数据AbstractThesurroundingrockofroadwaycontrollinghasbeenoneofthemosttechnicalproblemswhichaffectthesafetyandefficientproductionofcoalmines，thesoftrockroadwaysupportingismoreandmoreserious，especiallyinthedeephighstressenvironment．Thedevelopedfoldedstructure，complexgeo

7、logicalconditionsinDa’anshanminefield，existslowintensity，highexpansibilitystrataofsandstoneofmudqualityinthebottomofsteepseamzone，bringsgreatdifficultiesinroadwaysupporting，therefore，aimingatthehighstressconditio．nofst