深部回采巷道耦合支護機理及其應用研究.pdf

1、隨著煤炭資源開采深度的不斷增加，回采巷道破碎范圍大、變形量大、難以維護的特點逐漸顯現出來，深部回采巷道支護機理和支護技術越來越成為煤礦生產與安全的重要課題。在對深部回采巷道支護失效分析的基礎上，結合現有深部巷道支護理論和技術成果，提出了“支架-錨固體-圍巖”耦合支護機理，并開發(fā)了大變形回采巷道循環(huán)支架。采用理論分析、數值模擬和現場試驗相結合的方法對深部回采巷道支護機理和技術進行了系統的研究，主要研究內容和結果如下：
　　 (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上，借助數值模擬手段分析了錨索棚聯合支護失效過程，揭示了錨桿、錨索、棚式支護之間不耦合和棚式支護變形量小是導致聯合支護失效的原因。
　　 (2)借助彈塑性理論，推導出深部回采巷道圍巖塑性區(qū)和破碎區(qū)半徑、圍巖應力及圍巖位移的表達式，進而揭示出增大巷道支護阻力和提高破碎區(qū)圍巖殘余強度是控制深部巷道圍巖變形的兩種方式。在對支護促使巷道圍巖穩(wěn)定作用和錨桿加固強化作用研究的基礎上，提出了“支架

3、-錨固體-圍巖”耦合支護機理。
　　 (3)根據深部回采巷道“支架-錨固體-圍巖”耦合支護機理，總結出支架的設計依據及原則。并結合某礦4333工作面回采巷道地質條件和相關參數，研究開發(fā)了大變形回采巷道循環(huán)支架。利用現代設計方法建立了三維實體模型，對其穩(wěn)定性進行了有限元分析。
　　 (4)通過數值模擬手段，研究了巷道掘進和回采過程中“支架-錨固體-圍巖”耦合支護的相互關系，分析了耦合支護對回采巷道圍巖變形、應力分布、塑性區(qū)