中兴矿沿空留巷底鼓机理研究

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沿空留巷其优越性不言而喻,随着沿空留巷工艺及巷旁支护方式的推陈出新,沿空留巷的应用范围也越加广泛。但沿空留巷本身也存在缺陷,经历两次回采影响使得巷道维护困难,围岩变形极其严重,尤其是巷道底板,底鼓持续时间长,变形量大。本文基于国内外研究现状和中兴矿的地质条件,结合沿空留巷底板的力学性质、力学模型、数值模拟,研究沿空留巷底鼓机理,为控制沿空留巷底鼓提供理论依据。取得的主要内容如下:(1)根据沿空留巷底鼓监测数据,将巷道底鼓随工作面回采的变化规律分为5个时期:掘进及掘进稳定期、一次采动前支承影响期、一次采动后支承影响期、一次采动后稳定期和二次采动前支承影响期。并采用数值模拟方法研究开采深度、底板岩性、巷旁支护、巷内支护及水理作用对沿空留巷底鼓的影响。(2)通过弹塑性理论和极限平衡理论分别计算出实体煤帮的支承应力、巷道侧向支承应力及工作面超前支承应力的大小,将三种应力根据巷道两帮具体受力情况相互叠加,可以得到巷道各个时期巷道两帮应力分布情况;结合底板岩层应力分布和岩石的变形破坏过程,分析沿空巷道底板的变形破坏过程。(3)巷道底鼓量由弹塑性变形、扩容、碎胀、蠕变变形和由遇水膨胀等所产生的变形构成。其中由弹塑性变形及扩容变形所产生的变形量很小,峰后碎胀及峰后蠕变是底鼓量的主要构成部分,遇水膨胀变形量则是与底板积水及底板岩性有关。将巷道视为各向均质双向受压的圆形巷道,结合弹塑性理论、极限平衡理论、围岩松动圈理论分别求得底鼓量各构成部分的解析解。
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