《高應力松軟煤巖巷道變形機理與控制技術研究》以淮北礦業(yè)股份有限公司許疃煤礦、渦北煤礦和袁莊煤礦為研究對象,先后進行了基礎實驗與理論研究、現(xiàn)場工業(yè)性試驗研究和技術經(jīng)濟分析,提出了適合極松散煤層與松動泥巖中巷道支護的“支強壓弱、支弱壓強”和“錨桿與金屬支架相互增強”等圍巖變形控制原理,并依據(jù)上述原理提出了“錨架組合支護技術”,獲得了較好的技術成果與經(jīng)濟效益。
《高應力松軟煤巖巷道變形機理與控制技術研究》內(nèi)容分為基礎實驗與理論研究、現(xiàn)場工業(yè)性試驗研究和技術經(jīng)濟分析3篇,共19章,可作為煤礦井下基建工程技術人員制定支護方案的參考書。
本書以淮北礦業(yè)股份有限公司渦北煤礦、許疃煤礦和袁莊煤礦為試驗礦井,對極松散厚煤層中的煤巷、反復破壞的軟巖巷道、孤島效應十分突出的傾斜破碎煤巖互層巷道進行了較長時間的細致研究,獲得了大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù),提出了切合實際且效果顯著地圍巖控制技術和方案,并取得了顯著的經(jīng)濟與社會效益。
整個研究包括基礎實驗研究、理論研究、解析計算與數(shù)值模擬分析和現(xiàn)場工業(yè)性試驗,提出了“支強壓弱、支弱壓強”、“借力提力、越壓越強”和“高應力松動泥巖中錨桿與金屬支架相互增強”三個支護新原理。對治理后的三條巷道均進行了很長時間的治理效果監(jiān)測,其中的許疃煤礦-500m水平南翼軌道大巷的監(jiān)測時間更是長達36個月。
本課題在松散煤巷和軟巖巷道的變形與控制機理的認識方面較現(xiàn)行的機理有較大的創(chuàng)新,在控制手段方面也實現(xiàn)了較大突破,對我國煤礦深部水平煤巖巷道支護理論與實踐的研究均具有較大的參考價值。
本書包含緒論、第一篇“基礎實驗與理論研究”(第1章~第13章)、第二篇“現(xiàn)場工業(yè)性試驗”(第14章~第16章)、第三篇“技術經(jīng)濟分析”(第17章~第18章)和附錄。全書由安徽理工大學與淮北礦業(yè)股份有限公司課題組相關人員撰寫,其中薛維培撰寫了1-8章,郝朋偉撰寫了9~14章,張浩撰寫了15~18章,經(jīng)來旺撰寫了緒論、附錄并對全書進行了總體規(guī)劃與審核。
本書得到了安徽理工大學“工程力學專業(yè)綜合改革試點”本科高校發(fā)展能力提升計劃、安徽理工大學“工程力學特色專業(yè)”建設項目、安徽理工大學“工程力學卓越工程師”培養(yǎng)計劃、安徽省“工程力學特色專業(yè)”建設等項目的支持,得到了淮北礦業(yè)股份有限公司科技計劃的支持,在此表示衷心感謝!
0 緒論
0.1 項目來源
0.2 項目研究背景和意義
0.3 項目的主要研究成果
第1篇 基礎實驗與理論研究
1 許疃煤礦基礎試驗研究成果
1.1 許疃煤礦-500m南翼軌道大巷頂?shù)装鍘r石物理力學性質(zhì)試驗
1.2 許疃煤礦-500m水平81采區(qū)南翼軌道大巷松動圈測試報告
1.3 許疃南翼-500m水平81采區(qū)軌道大巷地應力測試
1.4 巖石成分分析報告(安徽理工大學灰化學研究室)
1.5 許疃泥巖流變力學性能試驗及分析
2 渦北煤礦基礎試驗研究成果
2.1 渦北煤礦松散煤的側壓系數(shù)試驗
2.2 渦北煤礦8203工作面機巷實驗段金屬支架承壓測試
2.3 8203錨桿拉拔力測試
2.4 煤頂?shù)装逦锢砹W性質(zhì)測試報告
3 袁莊煤礦基礎試驗研究成果
3.1 圍巖強度測試
3.2 圍巖與金屬支架之間作用力及測試
4 巷道變形特征分析
4.1 軟巖巷道變形破壞特征
4.2 松散厚煤層巷道變形破壞特征(圓拱斜腿U形鋼支架支護方式)
5 巷道變形因素分析
5.1 圍巖的力學性質(zhì)
5.2 應力狀態(tài)改變引發(fā)圍巖質(zhì)點位移
5.3 巖石的軟化性
5.4 蠕變動力難以自制
5.5 巷道斷面
5.6 支護強度
5.7 地壓
6 圍巖變形機理
6.1 圍巖松動圈的發(fā)生、發(fā)展機理
6.2 圍巖質(zhì)點蠕變機理(流變問題)
6.3 底臌對整體圍巖結構的破壞機理(流變問題)
6.4 試驗巷道變形機理概述
7 圍巖變形控制機理
7.1 圍巖變形控制的基本思想
7.2 控制機理
7.3 圍巖變形控制措施
7.4 底臌控制措施
8 基礎實驗與理論研究總結
9 棚架結構的解析計算
9.1 常規(guī)U形鋼支架受力計算
9.2 幫部補強U形鋼支架受力計算
9.3 U形鋼支架承載能力對比計算結論
10 金屬支架作用效應的解析分析
10.1 集中力作用下半平面體受力分析
10.2 均布力作用下半平面體受力分析
10.3 金屬支架的作用總結
11 渦北煤礦8203機巷支護方案數(shù)值模擬對比分析
11.1 工程概況
11.2 研究背景
11.3 渦北煤礦8203機巷支護方案數(shù)值模擬對比分析
11.4 結論
12 Ⅳ2專用回風巷道U形棚補強效果及機理的有限元分析
12.1 力學模型簡介
12.2 有限元數(shù)值計算模型基本概況
12.3 無補強結構模型概述及結果分析
12.4 補強結構模型概述及結果分析
12.5 補強結構與無補強結構的承載能力對比分析
12.6 U形鋼支架變形結果對比分析
12.7 結論
……
第2篇 現(xiàn)場工業(yè)性試驗
第3篇 技術經(jīng)濟分析