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目录 1

1 绪论 1

1.1 回采巷道底鼓研究的意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 关于底鼓机理的研究 2

1.2.2 底鼓的控制 5

1.3 底鼓控制研究存在的问题 8

1.4 动压巷道底鼓控制的研究内容 10

1.5 主要研究方法 12

1.6 研究目标 12

2 回采工作面超前支承压力分布 14

2.1 原岩应力分布 14

2.2 采动引起的支承压力 14

2.3 煤岩三维损伤本构关系 15

2.4 老顶给定变形下支承压力分布 16

2.5 实体煤帮支承压力影响因素分析 18

2.5.1 实例分析 18

2.5.2 因素分析 18

2.6 本章小结 21

3 回采巷道底板受力变形分析 22

3.1 底板力学模型 22

3.1.1 实体煤巷道底板力学模型 22

3.1.2 宽煤柱巷道底板力学模型 22

3.1.3 沿空留巷底板力学模型 23

3.1.4 窄煤柱巷道底板力学模型 24

3.2 应力应变分量的计算 26

3.3 计算结果 30

3.4 计算结果分析 36

3.5 本章小结 37

4.1 巷道顶板下沉 38

4.1.1 工作面老顶的下沉 38

4 支承压力作用下回采巷道围岩变形分析 38

4.1.2 沿空巷道顶板的下沉 40

4.2 巷道两帮的变形 45

4.2.1 两帮及底板稳定性分析 45

4.2.2 巷道两帮煤体的下沉 50

4.3 巷道底板岩层的下沉 54

4.3.1 巷道底板岩层垂直位移的计算 55

4.3.2 实例分析 58

4.4 本章小结 59

5 回采巷道底鼓力学原理 60

5.1 掘进对底板岩层稳定性的影响 60

5.2 支承压力对底鼓的影响 61

5.2.1 支承压力分布对巷道底板受力变形的影响 61

5.2.2 支承压力作用下底板岩层抗弯刚度的变化 63

5.3.1 层状岩体力学模型的建立 65

5.3 底板岩层压曲 65

5.3.2 临界载荷的计算 66

5.4 岩石的扩容 68

5.5 岩石蠕变产生的底鼓 70

5.6 岩石峰后变形机理分析 72

5.6.1 峰后蠕变试验与饲服控制方式 73

5.6.2 主要试验结果与分析 74

5.6.3 峰后区滑移剪胀特性分析 78

5.7 实体煤巷道底鼓分析 82

5.8 沿空掘巷底鼓分析 83

5.9 沿空留巷底鼓分析 86

5.9.1 沿空留巷的围岩条件及受力状况 86

5.9.2 沿空留巷底鼓机理分析 88

5.10 回采巷道底鼓过程实测 89

5.10.1 观测巷道地质条件 89

5.10.2 巷道底板岩层位移 89

5.11 本章小结 91

6 底鼓影响因素的数值分析 93

6.1 数值计算内容和方法 94

6.1.1 数值计算内容 94

6.1.2 模拟条件及模型 96

6.2 巷道围岩性质对底鼓的影响 97

6.2.1 顶板对回采巷道底鼓的影响 97

6.2.2 两帮对回采巷道底鼓的影响 100

6.2.3 底板性质与回采巷道底鼓的关系 106

6.3 煤层厚度与回采巷道底鼓的关系 108

6.4 底板岩层运动规律分析 110

6.4.1 底板岩层位移矢量 112

6.4.2 底板岩层位移与支承压力的关系分析 112

6.5 沿空及煤柱巷道底鼓分析 116

6.5.1 煤柱巷道两帮支承压力分布 116

6.5.3 煤柱宽度与底鼓量的关系 120

6.5.2 煤柱宽度对巷道底鼓的影响 120

6.6 本章小结 123

7 底鼓控制 125

7.1 底鼓控制方法概述 125

7.2 底鼓控制的基本思路 126

7.2.1 各元素之间的相互关系 126

7.2.2 底鼓控制相似材料模拟试验研究 127

7.2.3 锚杆支护围岩强度强化原理 131

7.2.4 底角锚杆的作用分析 136

7.2.5 高水速凝材料注浆控制底鼓 139

7.3 底鼓控制途径和方法 142

7.3.1 底鼓控制途径 143

7.3.2 底鼓控制方法 143

7.3.3 底板岩层峰后力学行为的控制 144

7.4 底鼓控制的数值计算 145

7.4.1 加固底角控制底鼓 145

7.4.3 加固两帮控制底鼓 151

7.4.2 加固顶角控制底鼓 151

7.4.4 巷道全断面加固的底鼓控制效果 155

7.4.5 沿空巷道的底鼓控制 155

7.5 本章小结 159

8 深井回采巷道底鼓的控制 161

8.1 深井回采巷道底鼓的特点 161

8.2 深井回采巷道底鼓的相似模拟试验 161

8.2.1 试验基本条件 161

8.2.2 试验结果分析 162

8.3 巷道围岩流动规律 163

8.4 深井回采围岩流变变形 164

8.5 深井巷道底鼓卸压控制技术 168

8.5.1 底板切缝控制底鼓 169

8.5.2 底角爆破卸压 174

8.5.3 掘巷卸压法 175

8.5.5 加固帮角与底板切缝的综合措施 177

8.5.4 侧帮钻孔卸压 177

8.6 本章小结 179

9 工程实例 180

9.1 综放沿空掘巷底鼓控制 180

9.1.1 工程生产地质条件 180

9.1.2 试验巷道窄煤柱设计 182

9.1.3 试验巷道支护设计 182

9.1.4 底鼓控制效果 185

9.2 帮、角注浆控制底鼓 192

9.2.1 工程概况 192

9.2.2 1725风巷底鼓原因分析 193

9.2.3 注浆方案的确定 193

9.2.4 帮、角注浆底鼓控制效果 194

9.3 本章小结 195

主要结论 197

参考文献 201