钢排桩法控制沿空留巷底鼓研究-采矿工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 致 谢 本论文是在尊敬的导师柏建彪教授的悉心指导下完成的，从论文的选题、框 架的设计、章节的展开到最终的修改、定稿，柏老师都倾注了大量的心血，对此， 学生不胜感激！柏老师优秀的做人品格、深厚的学术造诣、严谨求实的治学态度、 质朴谦和的学者风范、高度的责任心以及忘我的工作精神都是我终生学习的榜样， 有幸师从其三年，各方面的学习收获都将对我今后的工作和生活产生深远积极的 影响，在此，再次向柏老师表示衷心的感谢并致以崇高的敬意！同时，衷心感谢 师母夏军武教授在生活中给予的无微不至的关怀。 论文的完成还要特别感谢徐营副教授的信任与指导，正因徐老师的信任，我 才有机会参与到论文所属项目的研究中，也才得以确立论文的研究方向与内容； 在论文的研究与写作过程中，徐老师不仅提出了许多宝贵的意见，还及时为我答 疑解惑，为论文的顺利完成提供了强有力的保障。 感谢侯朝炯教授、王襄禹副教授、陈勇老师和闫帅老师在学习和生活等各个 方面给予的关心与帮助，感谢王猛、李萌、孙永康、胡明明等师兄在煤矿实践中 给予的耐心指导。 感谢深部岩土力学与地下工程国家重点实验室的李玉寿老师在我进行岩石 力学试验时提供的无私帮助与耐心指导。 感谢同窗，特别感谢陈斌博士、神文龙博士、李钢硕士、刘洋硕士、杨帆硕 士、刘德亮硕士、冯平海硕士、郭冠龙硕士、杨阔宇硕士、卢海超硕士、张蒙硕 士、高翔硕士、闫志杰硕士、徐宸硕士、孙明硕士等在研究生期间给予的学术和 生活上的帮助与支持。 感谢姬国英老师、赵兰英老师在实验室日常生活中给予的关心和帮助。 感谢室友师强强硕士、王逸凡硕士、周健硕士三年的陪伴、交流与支持。 感谢所有给予我关心的老师和同学。 感谢父母养育之恩，正是他们的支持与鼓励才让我能够顺利完成学业。 最后，感谢各位专家和教授在百忙之中评审本文，并期待得到更多的指导和 启迪。 陈 进 2015 年 05 月 25 日 摘 要 本文在前人研究的基础上，综合运用实验室试验、现场实测、数值计算以及 理论分析等方法，从岩石峰后蠕变规律着手，对比分析了沿空留巷服务期间底板 变形与受载演化过程，揭示了沿空留巷底鼓各阶段力学成因，确定了针对性的底 鼓控制对策，在此基础上，提出一种控制沿空留巷底鼓的新方法——钢排桩法， 并对其技术有效性、经济优越性、控制机理和影响因素等方面内容进行了深入研 究。主要研究成果为： （1）通过不同损伤程度和围压改变条件下岩石峰后蠕变试验，发现：①岩 石峰后损伤程度越小，蠕变速率越小，自稳时间越长；②增加围压可以改善峰后 岩石应力状态，进而改善其蠕变性态；③岩石峰后蠕变破坏形式为 X 状剪切破 坏，破坏后块体沿破裂面发生较大滑移。 （2）对比整个服务期间沿空留巷底板变形破坏演化过程和上覆基本顶岩层 破断运移过程，将沿空留巷底鼓分为四个阶段：一次回采影响缓和阶段、一次回 采影响剧烈阶段、留巷稳定阶段、二次回采超前影响阶段。 （3）研究得到了沿空留巷底鼓各阶段力学成因。对于一次回采影响缓和阶 段、一次回采影响剧烈阶段和二次回采影响阶段，其底鼓力学成因可归结为：① 两帮底板在高支承压力作用下相对巷道底板整体下沉；②两帮已破坏底板岩体在 高支承压力作用下向巷内临空面滑移；③巷道底板在两帮底板挤压作用下产生向 巷内方向的运移；对于留巷稳定阶段，其底鼓力学成因是已破坏底板岩体的蠕变 变形与蠕变破坏后块体沿破裂面的滑移。 （4）利用数值计算对钢排桩法的技术有效性进行了对比研究，结果表明钢 排桩法可以显著控制沿空留巷底鼓，使累计底鼓量、底鼓剧烈程度以及工作面回 采动压扰动范围均大幅度减小，且相较于底板锚杆法和卧底法，钢排桩法控制沿 空留巷底鼓具有明显的技术、经济优越性。 （5）研究得到了钢排桩法控制沿空留巷底鼓机理：①在桩后岩体中形成附 加水平应力场和主压应力拱，提高桩后岩体的强度和刚度；②削弱桩后岩体对底 板岩体的挤压作用，降低底板岩体的变形破坏程度；③利用底板拉应变压缩区向 下的拉力限制拉应变上升区岩体向巷内方向的运移；④降低进入留巷稳定阶段时 底板岩体的损伤程度，改善该阶段底板已破坏岩体蠕变性态。 （6）对比分析了不同钢桩参数对沿空留巷底鼓控制效果的影响，得到钢桩 安装倾角越大、桩体长度越大、安装排距越小，底鼓控制效果越好。 该论文共有图 42 幅，表 6 个，参考文献 97 篇。 关键词：沿空留巷；底鼓；峰后蠕变；钢排桩；控制机理 I 万方数据 万方数据 Abstract Based on the analysis of predecessors’ achievements and by comprehensive using of laboratory test, field measurement, numerical simulation and the