深部回采巷道耦合支護(hù)機(jī)理及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著煤炭資源開(kāi)采深度的不斷增加，回采巷道破碎范圍大、變形量大、難以維護(hù)的特點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，深部回采巷道支護(hù)機(jī)理和支護(hù)技術(shù)越來(lái)越成為煤礦生產(chǎn)與安全的重要課題。在對(duì)深部回采巷道支護(hù)失效分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有深部巷道支護(hù)理論和技術(shù)成果，提出了“支架-錨固體-圍巖”耦合支護(hù)機(jī)理，并開(kāi)發(fā)了大變形回采巷道循環(huán)支架。采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)深部回采巷道支護(hù)機(jī)理和技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　 (1)

2、在剖析深部回采巷道圍巖變形特征及破碎特性的基礎(chǔ)上，借助數(shù)值模擬手段分析了錨索棚聯(lián)合支護(hù)失效過(guò)程，揭示了錨桿、錨索、棚式支護(hù)之間不耦合和棚式支護(hù)變形量小是導(dǎo)致聯(lián)合支護(hù)失效的原因。
　　 (2)借助彈塑性理論，推導(dǎo)出深部回采巷道圍巖塑性區(qū)和破碎區(qū)半徑、圍巖應(yīng)力及圍巖位移的表達(dá)式，進(jìn)而揭示出增大巷道支護(hù)阻力和提高破碎區(qū)圍巖殘余強(qiáng)度是控制深部巷道圍巖變形的兩種方式。在對(duì)支護(hù)促使巷道圍巖穩(wěn)定作用和錨桿加固強(qiáng)化作用研究的基礎(chǔ)上，提出了“支架

3、-錨固體-圍巖”耦合支護(hù)機(jī)理。
　　 (3)根據(jù)深部回采巷道“支架-錨固體-圍巖”耦合支護(hù)機(jī)理，總結(jié)出支架的設(shè)計(jì)依據(jù)及原則。并結(jié)合某礦4333工作面回采巷道地質(zhì)條件和相關(guān)參數(shù)，研究開(kāi)發(fā)了大變形回采巷道循環(huán)支架。利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法建立了三維實(shí)體模型，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行了有限元分析。
　　 (4)通過(guò)數(shù)值模擬手段，研究了巷道掘進(jìn)和回采過(guò)程中“支架-錨固體-圍巖”耦合支護(hù)的相互關(guān)系，分析了耦合支護(hù)對(duì)回采巷道圍巖變形、應(yīng)力分布、塑性區(qū)