《高应力松软煤岩巷道变形机理与控制技术研究》以淮北矿业股份有限公司许疃煤矿、涡北煤矿和袁庄煤矿为研究对象,先后进行了基础实验与理论研究、现场工业性试验研究和技术经济分析,提出了适合极松散煤层与松动泥岩中巷道支护的“支强压弱、支弱压强”和“锚杆与金属支架相互增强”等围岩变形控制原理,并依据上述原理提出了“锚架组合支护技术”,获得了较好的技术成果与经济效益。
《高应力松软煤岩巷道变形机理与控制技术研究》内容分为基础实验与理论研究、现场工业性试验研究和技术经济分析3篇,共19章,可作为煤矿井下基建工程技术人员制定支护方案的参考书。
本书以淮北矿业股份有限公司涡北煤矿、许疃煤矿和袁庄煤矿为试验矿井,对极松散厚煤层中的煤巷、反复破坏的软岩巷道、孤岛效应十分突出的倾斜破碎煤岩互层巷道进行了较长时间的细致研究,获得了大量的现场数据,提出了切合实际且效果显著地围岩控制技术和方案,并取得了显著的经济与社会效益。
整个研究包括基础实验研究、理论研究、解析计算与数值模拟分析和现场工业性试验,提出了“支强压弱、支弱压强”、“借力提力、越压越强”和“高应力松动泥岩中锚杆与金属支架相互增强”三个支护新原理。对治理后的三条巷道均进行了很长时间的治理效果监测,其中的许疃煤矿-500m水平南翼轨道大巷的监测时间更是长达36个月。
本课题在松散煤巷和软岩巷道的变形与控制机理的认识方面较现行的机理有较大的创新,在控制手段方面也实现了较大突破,对我国煤矿深部水平煤岩巷道支护理论与实践的研究均具有较大的参考价值。
本书包含绪论、第一篇“基础实验与理论研究”(第1章~第13章)、第二篇“现场工业性试验”(第14章~第16章)、第三篇“技术经济分析”(第17章~第18章)和附录。全书由安徽理工大学与淮北矿业股份有限公司课题组相关人员撰写,其中薛维培撰写了1-8章,郝朋伟撰写了9~14章,张浩撰写了15~18章,经来旺撰写了绪论、附录并对全书进行了总体规划与审核。
本书得到了安徽理工大学“工程力学专业综合改革试点”本科高校发展能力提升计划、安徽理工大学“工程力学特色专业”建设项目、安徽理工大学“工程力学卓越工程师”培养计划、安徽省“工程力学特色专业”建设等项目的支持,得到了淮北矿业股份有限公司科技计划的支持,在此表示衷心感谢!
0 绪论
0.1 项目来源
0.2 项目研究背景和意义
0.3 项目的主要研究成果
第1篇 基础实验与理论研究
1 许疃煤矿基础试验研究成果
1.1 许疃煤矿-500m南翼轨道大巷顶底板岩石物理力学性质试验
1.2 许疃煤矿-500m水平81采区南翼轨道大巷松动圈测试报告
1.3 许疃南翼-500m水平81采区轨道大巷地应力测试
1.4 岩石成分分析报告(安徽理工大学灰化学研究室)
1.5 许疃泥岩流变力学性能试验及分析
2 涡北煤矿基础试验研究成果
2.1 涡北煤矿松散煤的侧压系数试验
2.2 涡北煤矿8203工作面机巷实验段金属支架承压测试
2.3 8203锚杆拉拔力测试
2.4 煤顶底板物理力学性质测试报告
3 袁庄煤矿基础试验研究成果
3.1 围岩强度测试
3.2 围岩与金属支架之间作用力及测试
4 巷道变形特征分析
4.1 软岩巷道变形破坏特征
4.2 松散厚煤层巷道变形破坏特征(圆拱斜腿U形钢支架支护方式)
5 巷道变形因素分析
5.1 围岩的力学性质
5.2 应力状态改变引发围岩质点位移
5.3 岩石的软化性
5.4 蠕变动力难以自制
5.5 巷道断面
5.6 支护强度
5.7 地压
6 围岩变形机理
6.1 围岩松动圈的发生、发展机理
6.2 围岩质点蠕变机理(流变问题)
6.3 底臌对整体围岩结构的破坏机理(流变问题)
6.4 试验巷道变形机理概述
7 围岩变形控制机理
7.1 围岩变形控制的基本思想
7.2 控制机理
7.3 围岩变形控制措施
7.4 底臌控制措施
8 基础实验与理论研究总结
9 棚架结构的解析计算
9.1 常规U形钢支架受力计算
9.2 帮部补强U形钢支架受力计算
9.3 U形钢支架承载能力对比计算结论
10 金属支架作用效应的解析分析
10.1 集中力作用下半平面体受力分析
10.2 均布力作用下半平面体受力分析
10.3 金属支架的作用总结
11 涡北煤矿8203机巷支护方案数值模拟对比分析
11.1 工程概况
11.2 研究背景
11.3 涡北煤矿8203机巷支护方案数值模拟对比分析
11.4 结论
12 Ⅳ2专用回风巷道U形棚补强效果及机理的有限元分析
12.1 力学模型简介
12.2 有限元数值计算模型基本概况
12.3 无补强结构模型概述及结果分析
12.4 补强结构模型概述及结果分析
12.5 补强结构与无补强结构的承载能力对比分析
12.6 U形钢支架变形结果对比分析
12.7 结论
……
第2篇 现场工业性试验
第3篇 技术经济分析