双壳治理底鼓技术

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1、河北工程大学硕士研究生学位论文开题报告课题名称连续双壳治理高地应力岩巷底鼓机理数值模拟研究学号姓名学科专业采矿工程指导教师填表日期2012年3月12号河北工程大学研究生部制表说明1、研究生在导师指导下，一般应于第四学期期中以前根据研究方向选定学位论文研究课题。2、开题报告各项内容，要实事求是，逐条认真填写。表达要明确、严谨，字迹要清晰易辩。第一次出现的缩写词，需注出全称。3、参加开题报告评议组的成员，应具有副高职及以上职称，评议组成员不得少于三人。开题报告结束后，由评议组组长综合评议组成员的意见，写出具体的评议结论。4、开题报告经学科专业所在学院院

2、长或学科带头人批准后，方可执行。5、开题报告交所在学院、研究生部各保留一份存查，并作为检查报告执行情况的依据。姓名入学时间导师姓名和职称课题名称连续双壳治理高地应力岩巷底鼓机理数值模拟研究课题来源导师基金项目和横向课题课题类型1．基础研究2．应用基础研究(√)3．应用研究报告时间2012.3.16报告地点4#214预计学位论文完成时间：2013年3月开题报告评议组成员名单姓名职称姓名职称摘要研究内容和意义简介底鼓是煤矿巷道中经常发生的动力现象，随着开采深度的持续快速增加，使得巷道处于高地应力环境下且巷道围岩显现出工程软岩特性，导致底鼓问题变得更加突

3、出。底鼓使巷道断面缩小，阻碍运输、通风和人员行走，因底鼓而造成的巷道报废现象时有发生，严重影响和威胁安全生产。本文将对高地应力岩巷底鼓进行数值模拟分析，总结其形成原因、影响因素、显现形式及相应控制机理的特征；从底鼓控制机理上研究连续双壳对高地应力岩巷底鼓控制的可行性及相比以往治理方案的优越性；采用FLAC3D软件分析研究控制高地应力岩巷底鼓相对应的连续双壳的支护形式，为相似条件下的底鼓控制提供理论和技术基础。关键词：连续双壳；高地应力；巷道底鼓；数值模拟；机理研究一、立项依据通过初步的调研和深部巷道及硐室支护方面的课题研究发现，随着我国国民经济的发

4、展，矿产资源开发力度持续加大，矿山开采技术水平迅速提高及开采深度的增加使巷道所处应力环境大大改变，巷道底鼓成为围岩变形和破坏的主要形式之一，难以得到有效控制，且返修率比较高，严重制约煤炭资源的开采，使得开采成本大幅增加，并随着开采技术的不断进步及开采深度的增加而变得更加突出。长期以来，国内外许多专家学者对煤矿巷道底鼓机理和控制技术做了大量的研究工作，取得了一大批重要的研究成果，提出了许多底鼓控制实用技术。但由于巷道围岩性质、应力环境及地质环境的复杂性，现有的理论不能全部解决底鼓机理认识上的问题，现有的技术也很难从根本上控制底鼓。因此，继续开展深部岩

5、石巷道底鼓的研究工作仍然非常必要。本课题的研究不仅是巷道支护理论亟待解决的重要问题之一，也是深部巷道控制难题中急需解决的理论问题之一，同时对高地应力岩巷底鼓控制工程实践具有指导意义。为控制巷道底鼓，国内外对底鼓的物理、水理、力学性质，巷道围岩变形与底鼓的力学机制和底鼓控制进行了大量卓有成效的研究与实践，取得了一大批理论和技术应用成果，为巷道底鼓的治理提供了理论依据和技术支持：(1)底鼓机理的分析国外研究概况：Jl．M．秦巴列维奇[1]用松散土体在两个压模作用下被挤出的现象揭示了底鼓的本质，并应用土体的极限平衡理论计算计算出底鼓巷道支架所受的压力。M

6、．JI．兹包尔什奇克等人[2]认为，巷道底板突然鼓起是因巷道底板塑性层对下部岩层移动的阻力及底板岩层暴露的面积与周长的比例急剧变化时岩层储存的弹性能释放而造成的。T．T．利特维斯基[3]在研究准备巷道底鼓机理过程中，提出一判别岩层破坏的局部性破坏准则，该准则将巷道周边的应力图与岩层强度图进行比较，以此确定巷道周边的稳定地段、极限地段和极不稳定地段。M．奥顿哥特[4]运用相似材料模拟了巷道底鼓的全过程，得出巷道岩层的破坏顺序为：在垂直应力作用下两帮先被压裂破坏，之后顶底板因水平力的作用向巷道空间鼓出，其中首先破坏的是直接底板岩层。K．Haramy[5

7、]对影响巷道底鼓的因素进行了分析，包括支承压力、巷道开挖尺寸与方向、煤矿地质状况、岩石物理性质和瓦斯压力等，讨论了底板的应力状态及稳定性，提出从开采布置和巷道尺寸优化的角度入手来控制底鼓。Aqqson、Jalnes．R[6]基于实际测量、现场数据和岩梁理论提出西弗吉尼亚某新矿的底鼓是因底板在双向高水平应力围压下发生塑性流动所致，并通过限元分析加以论证。GesenM．、曲永新等[7]认为底板泥岩遇水膨胀是隧道底鼓的本质。AfrouzA．和chughY．P．等人[8.9]研究了底板的承载能力，其中，AfrouzA．指出：引起巷道底鼓的因素有21个，但一

8、般认为主要有以下三个原因：(l)底板为松软岩层；(2)巷道围岩中存在较高的岩层应力；(3)水理作用。RockwayD．J．