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1、目 录1 选题背景及意义12 国内外研究现状22.1 国外研究现状22.1.1 国外沿空掘巷研究综述22.1.2 国外对煤柱的研究综述22.1.3 国外巷道围岩控制研究综述32.2 国内研究现状42.2.1 国内沿空掘巷研究综述42.2.2 国内对煤柱的研究综述52.2.3 沿空巷道围岩控制理论研究综述62.2.4 沿空巷道围岩控制技术研究综述72.3 目前留小煤柱沿空巷道研究存在的问题93 论文的研究内容94 论文创新之处105 论文的时间进度安排10参考文献121 选题背景及意义能源是支撑人类文明进步的物质基础,是现代社会发展不可或缺的基本条件。煤炭是我国的主要能源,在一次能源的生产及消费

2、结构中分别占 76%和 69%,远高于国际能源25%的消费水平。2012年煤炭产量达到 36.6 亿吨,2013年全国煤炭产量36.8亿吨,同比增长0.8%1-2。煤炭开采技术的长足发展为促进我国经济的发展做出了重要贡献。目前,我国煤矿开采和巷道围岩控制技术基础理论研究已取得了很大进展,但采区回收率低的问题一直没有得到很好的解决。部分矿区仍然采用传统宽煤柱护巷方式,这不利于提高采区回收率;而且有些煤矿采用宽煤柱护巷时巷道变形量大,造成巷道维护困难,支护成本高,不利于矿井的安全生产和经济效益的提高。为提高采区回收率,确定合理窄煤柱参数是国内外开展沿空掘巷无煤柱护巷技术311研究的方向之一。 沿空

3、掘巷分为三类,即保留部分老巷沿空掘巷、完全沿空掘巷、留窄煤柱沿空掘巷。从提高采区回收率和减少上区段采空区对本工作面影响角度来看,与其它两种沿空掘巷类型相比,留窄煤柱沿空掘巷的优点主要是提高了采区回收率,可以防止窜矸、漏风、残煤自燃等不利因素。而且在工作面回采时,沿着背离采空区方向的实体煤中,留设的小煤柱正好处于应力降低区,可以改善回采巷道的受力状况,使煤柱内的应力分布亦趋于稳定合理化。与沿空留巷相比,沿空掘巷仅受一次采动影响,沿空掘巷应力环境和维护条件优于沿空留巷1217,所以留小煤柱的沿空掘巷在目前以及未来的井工煤矿开采中都具有很大的应用。留小煤柱沿空巷道有着很好地应用前景,处于煤矿井下开采

4、的巷道,特别是现在煤矿在不断向深部发展,巷道的维护将会更加困难,研究留小煤柱的沿空掘巷的巷道的稳定性具有一定的现实意义,目前国内外学者就留小煤柱沿空掘巷中小煤柱的合理尺寸、小煤柱的塑性区宽度以及巷道的支护问题做了大量的研究,但是对影响巷道稳定性因素的整体关系,包括巷道宽度、巷道高度、小煤柱宽度、基本顶的破断位置之间的关系没有进行深入的研究,所以通过研究留小煤柱沿空掘巷的稳定性关系对巷道的控制有一定的实用意义。2 国内外研究现状留小煤柱沿空掘巷是在上区段工作面回采稳定以后,沿采空区留设小煤柱掘进用于下一区段的巷道,留设的小煤柱可以防止窜矸、漏风、残煤自燃等不利因素。从小煤柱沿空掘巷开始应用与工程

5、实践,国内外的学者就对其进行了一系列的研究,包括小煤柱留设的合理宽度确定、小煤柱的塑性区宽度、直接顶破断方式对煤柱的影响、小煤柱的支护方式等等。下面分别介绍国内外学者在这几方面的研究情况。2.1 国外研究现状2.1.1 国外沿空掘巷研究综述上世纪50年代,前苏联 C·r·阿威尔辛等认为18,在没有岩层破坏的状态中上覆岩层几近于塑性移动过程,介质为塑性介质;到60年代,波兰 salustowicz 等人在测定不同深度重力加速度的大小时,发现地壳的外部在相对于其内部发生蠕变;70年代初,岩土工作者建立并验证适于描述长期荷载作用下岩石行为的流变模型,并对岩石流变特性进行研究。对岩

6、体水平移动和变形进一步分析,文献指出,考虑时间因素的影响,从开始回采到岩移过程完全停止,在岩体变形范围内,由于矿产采出和采出空间的收缩,不断发生静力平衡的破坏,覆岩拉伸和压缩区的轮廓时刻在变化,各点的变形也在增大或减小。 1996 年我国煤炭工业部与澳大利亚 SCT 岩层控制技术公司研究认为19:在煤体距采空区13 m的岩层中存在一组裂隙,留窄煤柱沿空掘巷时巷道处于裂隙区内,受采动影响后不能保证巷道安全,认为煤柱宽度应大于15m,故澳大利亚一般不采用沿空掘巷。2.1.2 国外对煤柱的研究综述美国和澳大利亚作为在世界上主要的高效产煤大国20-22,在高效产煤方面的研究成果大大推进了全世界矿产资源

7、的高效机械化开采进程,也是最早开始对煤柱宽度的合理设计的研究,并取得了不俗的研究成果,在全世界范围内得到了广泛的实施推广。早在20世纪60年代初期,美国的煤炭开釆方法已经开始釆用长壁布置回釆工作面,毅然摒弃了传统短壁布置工作面的开采方法,经过多年大面积煤田的工业性试验,取得了巨大的经济效益,在煤炭资源开釆技术上得到了长远的发展,增大了矿井的开采深度以及工作面釆高,尤其是对于中厚煤层的开釆,效果更加明显,有力的检释了长壁开采的优点。在美国和澳大利亚,这些国家在煤矿开采技术方面比较先进,引进了或者研发出高效环保经济矿产资源生产技术,他们的矿井生产系统巷道布置有一个共同点就是矿井生产巷道基本上布置于

8、煤层中,很少有巷道布置于岩层中,推广无岩巷全煤巷掘进模式。阶段上山和平巷生产系统一般是在煤层中掘进数条巷道,煤柱留设在各煤巷之间,煤柱宽度一般在10m左右,煤柱形状大多呈矩形或条带状,由煤柱来维护巷道围岩的基本稳定,再辅以支护设施。留设煤柱护巷的方法在很大程度上降低了生产系统建立初期的掘巷困难程度,加快了生产系统的快速形成,减少了人力和物力的投资,节省了时间,并且,留设煤柱结合煤层中的巷道进行合理的锚杆支护既保证了生产系统的可靠安全性,又能体现出支护与围岩相互作用的原理,充分的发挥了围岩自我承载的作用。在煤柱宽度设计方面23,国外学者也较早的开始了研宄。通过计算煤柱强度来反算煤柱合理宽度,早在

9、20世纪初期美国学者Danieis和Moore在实验室进行煤岩试块受力试验后给出结论:煤岩试块的尺寸并不是越大越好,反而是试块尺寸越大,其强度却越小,试块宽度不变时,高度越大其强度也越小,这也就是学者Bunting所说的煤岩试块的“尺寸效应”与“形状效应”;到20世纪中叶,学者Gaddy等人通过在实验室测试煤岩试块的强度来给出相应的煤柱强度,得出了试块强度随其尺寸的增加而减小的规律;20世纪60年代,计对南非的矿区,科学家Salamon等人总结出了煤柱强度的经验公式,不过仅在南非的矿区适用;接着,格罗布拉尔在1970年提出了煤柱内核区强度不等理论由于其煤柱强度计算公式相对较复杂,需要赋值的参数

10、较多,降低了其实用性,但这在煤柱研究方面是一个突破;随后Wilson在格罗布拉尔理论的基础上提出了他自己的观点,即两区约束理论,并伴有5点重要的假设,给出了有核区和无核区煤柱强度的计算公式,这也是迄今最为成熟的理论,得到了广泛的应用。2.1.3 国外巷道围岩控制研究综述20 世纪60年代奥地利工程师Rabcewicz24-26提出了新奥法(NATM):充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护结构的监控、测量来指导地下工程的设计与施工。Salamon(1970)27提出能量支护理论的,其认为支

11、护结构与围岩相互作用、共同变形,在围岩变形过程中,释放一部分能量,支护结构将吸收一部分能量,但总的能量没有变化。2.2 国内研究现状2.2.1 国内沿空掘巷研究综述 20 世纪 50 年代我国己有个别矿井自发地应用沿空掘巷技术;70 年代沿空掘巷术有所发展,并开始矿压研究,取得了可喜的成果;80 年代初期提出了沿空掘巷巷道围岩变形特征;90 年代随着锚杆支护的大面积应用推广,极大促进了沿空掘巷技术的发展,取得了有益的结论,提出了沿空掘巷的理论依据,并把沿空掘巷的类型分为三类,即保留部分老巷沿空掘巷、完全沿空掘巷、留窄煤柱沿空掘巷。 对于综放回采巷道上覆岩层活动规律的研究,国内学者通过对综放工作

12、面及平巷矿压观测分析及相似材料模拟实验做了大量深入研究,并取得了丰富的研究成果。 太原煤科院对放顶煤采场煤体支承压力分布规律的研究认为:厚煤层放顶煤开采过程中,采场周围应力重新分布,在采空区两侧的煤体边缘处首先进入塑性状态,及至破坏,并逐步向煤体深部扩展直至弹性应力区边界,这部分煤体应力处于极限平衡状态。并且此放顶煤极限平衡区宽度较大,卸载宽度也大,很适合留窄煤柱沿空巷道布置在煤体卸载带内,使巷道容易维护。 侯朝炯教授、李学华教授28提出了综放沿空掘巷上覆岩体“大小结构”观点,认为综放沿空掘巷上覆岩体大结构在掘巷及本工作面回采期间均不会发生失稳现象,但大结构回转引起大变形,综放沿空掘巷的稳定性

13、取决于小结构的稳定性,因而合理的锚杆支护技术是巷道支护成功的关键,这为窄煤柱支护设计提供了依据。 张东升教授29-30采用相似材料模拟和数值模拟方法对综放沿空巷道上覆基本顶破断位置与形状、不同支护方式对顶板活动的影响、巷旁充填技术参数进行了研究,得到了采用锚杆(索)网联合支护有利于综放煤巷稳定的结论,为沿空掘巷窄煤柱护巷研究方法提供了借鉴。 柏建彪教授5,31通过建立沿空掘巷基本顶弧形三角结构的力学模型,对弧形三角结构稳定性进行力学分析,揭示了弧形三角结构稳定性原理及对沿空掘巷的影响,从理论上研究分析综放沿空掘巷外部围岩稳定条件,为窄煤柱沿空掘巷围岩稳定控制提供了可靠的理论依据。 王红胜博士3

14、2-35建立沿空巷道窄帮围岩结构力学模型,提出了沿空巷道上覆基本顶4 种断裂结构形式,推导了窄帮载荷计算公式,系统分析了基本顶断裂产生的动载效应对窄帮稳定性的影响,得出了窄帮应力与应变变化规律。2.2.2 国内对煤柱的研究综述郑西贵副教授36研究了不同宽护巷煤柱沿空掘巷掘采全过程的应力场分布规律,分析了煤柱宽度对沿空掘巷煤柱和实体帮应力演化的影响。提出确定沿空掘巷合理煤柱宽度时,不仅需考虑掘巷扰动影响,还应将本工作面的超前采动影响作为一个重要影响因素。高明仕教授等37-39通过理论分析和数值模拟等方法,应用FLAC软件模拟综放沿空掘巷留设不同宽度煤柱时围岩位移量的大小,并结合“软”、“中硬偏软

15、”两个具有代表性的煤巷进行的工业性试验,进一步总结出这类煤层综放沿空掘巷要留设的最佳煤柱宽度及特殊的支护手段,对这类巷道的锚杆支护技术有极大的参考价值。刘增辉博士等40针对掘巷滞后时间、沿空掘巷围岩经历掘巷和回采两次扰动的影响,采用理论分析、数值模拟和工程实践研究了沿空掘巷的开挖巷道和回采过程窄煤柱对围岩的控制作用,研究结果表明开挖巷道最佳时间和煤柱宽度的选择是沿空掘巷在掘进和回采期间控制围岩稳定的关键,沿空掘巷实体煤帮加固,延缓围岩小结构的失稳破坏;合理选择加固煤柱的支护结构对提高煤柱承载能力和维护其稳定至关重要。随着数值模拟技术的发展,近几年许多学者通过数值模拟的方法对沿空掘巷进行了研究,

16、柏建彪教授、杨峰博士等41-45对煤矿采空区上下倾斜方向上煤层上方的支承压力分布状态,采动压力影响下相同锚杆支护方式的不同宽度煤柱沿空掘巷的围岩变形状况,不同宽度煤柱在煤岩体中的应力分布、位移场变化、塑性破坏及锚杆受力情况以及综放沿空掘巷围岩变形及窄煤柱的稳定性与煤柱宽度、煤层力学性质及锚杆支护强度之间的关系进行了模拟。Yang Jiping46研究了孤岛工作面沿空掘巷中窄煤柱的破坏规律以及稳定性控制技术,结果表明:实体煤侧和窄煤柱侧巷道顶板支撑条件差异很大,并且提出了对围岩支护的不对称控制技术。Kegong Fan47研究了动态压力下薄煤层沿空巷道的非协调变形控制,提出沿空留巷顶板横向结构在

17、经历相邻工作面开采后会引起很大的调整。因此,应该更多的注意沿空巷道窄煤柱的变形和破坏特征。Yuan Zhang48研究了不稳定上覆岩层沿空留巷煤柱的稳定性及耦合支护控制技术,结果表明上覆不稳定岩层下进行沿空留巷,支撑结构基本无法保持煤柱的稳定性,留巷侧煤柱的变形很大,进而提出一种基于三位一体的耦合支护技术来控制窄煤柱的稳定性。2.2.3 沿空巷道围岩控制理论研究综述国内外学者在巷道围岩控制理论研究方面进行了大量研究,提出了众多控制围岩变形破坏的理论,如自然平衡拱理论、能量支护理论、应力控制理论、轴变论、围岩松动圈理论、耦合支护、联合支护及锚杆围岩强度强化理论等相关理论。自然平衡拱理论49认为在

18、松散介质中开掘巷道,巷道上方将形成一个抛物线形的自然平衡拱,自然平衡拱高度与井巷工程跨度及围岩性质密切有关,提出了巷道围岩具有自承载能力。围岩弱化法、卸压法50-51是通过一定的技术手段将某些部分围岩的物理力学性质改变,从而改善围岩内的应力及能量分布。人为降低支承压力区围岩的承载能力,使支承压力逐渐向围岩深部转移,以此来提高围岩稳定性的一种方法。陈宗基院士52通过大量工程实践为总结出了岩性转化理论:同样的矿物成分、结构形态,在不同工程环境工程条件下,将会产生不同应力应变,并形成不同的本构关系。强调岩体是非均质、非连续的介质,岩体在工程条件下形成的本构关系并非是简单的弹塑、弹黏塑变形理论的特征。

19、于学馥教授等53提出了“轴变论”理论,认为巷道坍落后可以自行稳定,可以用弹性理论来进行分析。围岩破坏是由于应力超过岩体极限强度,坍落是改变巷道轴比而导致应力重分布,应力重分布的特点是高应力下降,低应力上升,并向无拉力和均匀分布发展,直到稳定为止。应力均匀分布的轴比是巷道最稳定的轴比,形状为椭圆形。董方庭教授等54以研究开巷后的围岩状态为出发点,通过理论分析和大量现场实测,提出了巷道围岩松动圈支护理论,在煤矿巷道支护中得到广泛应用。何满潮教授55-56等人运用工程地质学和现代大变形力学相结合的方法,提出了软岩工程力学耦合支护理论,软岩巷道围岩由于塑性大变形从而产生变形不协调部位,通过耦合支护的方

20、法而使其变形协调,达到限制围岩产生有害的变形损伤破坏,实现支护一体化、荷载均匀化,使巷道稳定的目的。郑雨天、朱效嘉教授等57-61提出了“锚喷弧板”联合支护的理论,该理论是对联合支护理论的发展。其认为总是强调卸压是不行的,对于巷道支护,一味的追求提高支护刚度是不行的,要先柔后刚,先抗后让、柔让适度,卸压到了一定程度,要进行强制抵抗,采用高标号、高强度钢筋混凝土弧板作为先柔后刚的刚性支护形式,坚决限制和顶住围岩向中空位移。2.2.4 沿空巷道围岩控制技术研究综述目前对于高地压、大变形采动巷道,主要有2种支护思路62-63。(1)二次支护二次支护52-54认为:对于高地压、大变形巷道,一次支护不能

21、有效控制围岩变形,巷道支护应分二次进行。一次支护在保持巷道围岩稳定的前提下,允许围岩有一定的变形以释放压力;隔一定的时间后实施二次支护,保持巷道的长期稳定。(2)高预应力强力一次支护强力一次支护62-63的实质是大幅度提高支护系统的初期支护刚度与强度,有效控制围岩变形,保持围岩的完整性,减小煤岩体强度的降低。采用高预应力、强力支护,尽量一次支护就能满足生产要求,避免二次支护和巷道维修。针对动压巷道变形量大,变形形式复杂的特点,人们采用了多种支护方式,有棚式支架支护、砌碹支护、锚杆锚索支护、喷浆支护、注浆加固、围岩应力转移技术以及联合支护方式64。(1)棚式支架支护(被动支护)棚式支护是巷道支护

22、中最早的被动支护形式,它是通过提供被动的径向支护阻力,其直接作用于巷道围岩表面,来平衡围岩变形压力,从而约束围岩变形。国内外一般用矿用工字钢(刚性)和 U 型钢(可缩)作为金属支架材料。联邦德国在所有巷道中普遍采用 U 型钢支护、成果显著,金属支架在我国多使用在采准巷道和围岩破碎、变形量较大的巷道,如受采动影响的巷道、软岩巷道、深井巷道等。造成棚式支架承载能力不能充分发挥的因素很多,主要有:支架的选项和结构不合理、型钢的加工成型质量低劣和施工质量不好等。但最主要的因素是棚式支架连接支架构件质量低劣和没有实施支架壁后充填。巷道掘进和支护工艺不可避免地在支架与已破碎围岩之间形成不同尺寸的空隙,使得

23、巷道不能均匀的受载荷压力作用,导致支架受力条件恶化,其实际承载能力远远低于理论值。壁后充填使巷道支架由集中、偏心载荷的不均匀承载转变为均匀承载,支架与壁后充填层共同组成组合拱作用。壁后充填不仅改善支架受力状况、大幅度提高支架的承载能力和阻力,还有隔水、防止风化和煤层自燃等功能。(2)锚杆锚索支护(主动支护)锚杆支护最早在欧美国家使用,经过近一个世纪的发展,已经在世界范围内得到推广。2009 年,煤炭行业标准煤巷锚杆支护技术规范(MT/T1104-2009)65发布,标志着我国煤巷锚杆支护技术已经逐渐成熟。锚杆支护于上世纪 60 年代引入国内,经过煤矿科研工作者多年的研究和实践,形成了有中国特色

24、的巷道锚杆支护成套技术体系66,实现了高强度、高刚度、高可靠性与低支护密度的“三高一低”的现代锚杆支护新理念67-68。国内外的实践经验表明,锚杆支护是巷道经济、有效的支护技术。与棚式支护相比,锚杆支护显著提高了巷道支护效果,降低了巷道支护成本,减轻了工人劳动强度。更重要的是锚杆支护大大简化了采煤工作面端头支护和超前支护工艺,改善了作业环境,保证了安全生产,为采煤工作面的快速推进创造了良好条件。20 世纪 80 年代以后,随着巷道围岩控制技术的快速发展,围岩不仅被看做传递和产生载荷的介质,同时也是与各种在其内部或外部支撑的支护结构物构成统一的、相互作用的共同承载体。围岩注浆加固技术69-74针

25、对围岩破坏和强度弱化原理采用分阶段加固的方法,改善弱面力学性能,形成承载结构、充分发挥围岩自稳能力,浆液封闭裂隙改善赋存环境,阻止水气浸入内部岩体、防止水害和风化。目前煤矿巷道围岩注浆加固技术主要应用于两种情况:一种主要用于原始工程地质条件恶劣时,目的是为施工创造条件;第二种为滞后注浆方式,目的是控制围岩变形。将锚杆支护与注浆加固技术有机结合,开发出多种形式的注浆锚杆、注浆锚索及钻锚注一体化锚杆75-78,为破碎煤岩体等复杂困难条件提供了有效的支护手段。(3)围岩应力转移技术国内外从控制围岩应力角度出发取得了一定的成果,主要的技术途径有:将巷道布置在开采后形成的低压区;人为采取主动卸压措施,将

26、巷道附近的高应力转移到围岩深部以保护巷道稳定,如巷内卸压79-81、巷外卸压82和跨采卸压83等。(4)联合支护技术对于复杂困难巷道,如深部、高应力、软岩巷道等,单独使用一种支护方式很难控制巷道围岩的变形破坏,往往采用多种支护方式联合支护的形式。联合支护技术最初仅为各类支护体的简单叠加,当随着联合支护理论研究的不断深入,逐渐由简单的支护方式叠加,改进为多种支护方式的联合、耦合,且在软岩巷道工程实践中进行了大量应用84。目前,联合支护技术既有各种主动支护方式联合,如锚杆+锚索、锚杆+锚注,也有主被动方式的联合,如碹体+锚杆(索)、金属支架+锚杆(索)、金属支架+锚注等。针对采动巷道围岩的变形破坏

27、特点,已形成以锚杆支护体系为主,以锚索和注浆动态迭加,辅助架棚和卸压等技术为辅的深部巷道围岩支护技术,同时也强调破碎软弱结构等关键部位进行加强支护的方法。2.3 目前留小煤柱沿空巷道研究存在的问题综上所述,我们可以了解到,目前针对小煤柱沿空留巷的研究内容主要集中在研究小煤柱的合理宽度、小煤柱的塑性区宽度确定、巷道的合理位置、小煤柱沿空巷道的合理支护,而且在工程实践中没有很好的研究成果来指导工程,大部分采用的是工程类比法,没有充分考虑留小煤柱沿空巷道影响其稳定性的因素之间的整体关系,其中包括巷道的宽度、巷道的高度、小煤柱的宽度、基本顶破断位置等因素,这些因素之间彼此存在着相互制约的影响关系,但是

28、目前并没有有关学者进行研究。3 论文的研究内容根据以上分析,拟采用理论分析、数值模拟、工业试验相结合的方法,对留小煤柱沿空巷道的稳定性因素进行分析,具体如下:理论分析主要采用材料力学的方法,分别建立基本顶在小煤柱外侧、实体煤内侧、巷道上方不同破断位置的力学模型,同时建立煤帮的层裂板结构模型85,通过力学分析,建立帮部受力发生挠曲变形的临界载荷(无支护状态下),进而分析出不同巷道宽度、巷道高度、小煤柱宽度情况下保持巷道稳定的尺寸关系。数值模拟主要是建立留小煤柱沿空巷道的模型,通过模拟不同巷道宽度、巷道高度、小煤柱宽度、基本顶破断位置下帮部的破坏形态,从中可以得出在无支护条件下安全的巷道尺寸,为了

29、满足生产需求,需要加大巷道宽度或者增加巷道高度,就必须采用一定的支护,进而提出支护措施。根据理论分析和数值模拟的结果,通过JAVA语言在Eclipse平台下编写通用软件“留小煤柱沿空巷道稳定性分析系统”,软件采用图形用户界面设计,系统集成了对留小煤柱沿空巷道的稳定性分析理论以及数值模拟的大量参数集合,可以实现对小煤柱沿空巷道的稳定性分析的智能化,避免了繁琐的计算以及现场工人的经验不足带来的安全隐患。工业性试验拟以兖州东滩矿留小煤柱沿空巷道作为工程背景,检验所得的研究成果与现场实际是否相符以及存在问题并适当改进。4 论文创新之处在总结国内许多学者的研究内容之后,根据自己论文研究内容及方法,预计论

30、文有如下创新之处:(1)研究了巷道宽度、巷道高度、小煤柱宽度、基本顶破断位置之间的相互关系对小煤柱沿空巷道的稳定性影响;(2)分析小煤柱侧、实体煤侧帮部的滑移失稳对巷道宽度、小煤柱宽度以及在实体煤内侧的破断位置的敏感程度;(3)基于理论分析与数值模拟结果,编写分析软件“留小煤柱沿空巷道稳定性分析系统”,使留小煤柱沿空掘巷的稳定性分析更加高效并且准确性得到较大提高;(4)提出了留小煤柱沿空巷道的安全尺寸。5 论文的时间进度安排2014年3月-4月:查阅相关文献资料,确定选题内容,完成选题报告; 2014年5月-7月:进行理论分析,搜集留小煤柱沿空巷道的研究资料,分析层裂板模型,分别建立基本顶在小

31、煤柱外侧、实体煤内侧破断位置的力学模型;推倒出实体煤侧和小煤柱侧的支撑力与巷道帮部发生挠曲变形的临界应力之间的关系;2014年8月-9月:数值模拟,通过模拟两种破断形态下不同埋深、小煤柱宽度、基本顶破断位置、悬臂长度、煤体的完整性程度对巷道宽高的影响; 2014年10月:编写“留小煤柱沿空巷道稳定性分析系统”软件;2014年12月-2015年1月:进行工业性试验和矿压观测,结合试验和现场结果进行分析总结及论文撰写; 2015年2月-3月:论文修改,论文装订、送审及准备答辩。参考文献1 崔选民.中国能源.发展报告M.北京:社会科学文献出版社,2006.3 靳钟铭.放顶煤开采理论与技术M.北京:煤

32、炭工业出版社,2001.4 石平五,许少东,陈治中.综放沿空掘巷矿压显现规律研究J.矿山压力与顶板管理.2004,21(1).5 柏建彪,侯朝炯.深部巷道围岩控制原理与应用研究J.中国矿业大学学报.2006,35(2).6 马念杰.回采巷道围岩活动规律及其控制(博士论文),1988.7 王卫军,冯涛,侯朝炯,张习美.沿空掘巷实体煤帮应力分布与围岩损伤关系分析J.岩石力学与工程学报,2002,21(11). 8 华心祝,刘淑,刘增辉等.孤岛工作面沿空掘巷矿压特征研究及工程应用J.岩石力学与工程学报,2011,30(8).9 姜崇彪,翁俊明,任宝.综放开采窄煤柱沿空掘巷锚杆支护技术分析J.矿山压力

33、与顶板管理,2003,20(3).“原位”沿空掘巷探讨J.岩石力学与工程学报,1999,18(2).11 余伟健,朱川曲.沿空掘巷围岩稳定性可控因素的敏感度及稳定性分析J. 12 陆士良.岩巷的矿压显现与合理位置M.北京:煤炭工业出版社,1982.13 刘听成.沿空掘巷小煤柱浅析M.煤炭科学技术,1981,No2.14 蒋金泉.采场围岩应力与运动M.北京:煤炭工业出版社,1993.15 李栖凤,无煤柱开采,M.北京:煤炭工业出版社,1986.16 孙恒虎,赵炳利.沿空留巷理论与实践M.北京:煤炭工业出版社,1993.17 于学馥,郑颖人.地下工程围岩稳定性分析M.煤炭工业出版社,1983.18

34、 苏Cr阿威尔辛.煤矿地下开采的岩层移动M,北京:煤炭工业出版社1959(12):75-82.19 澳大利亚 SCT 公司在东庞煤矿煤巷锚杆支护技术演示总结.邢台矿务局,1997,6.20 吴立新,王金庄,郭增长.煤柱设计与监测基础M.徐州:中国矿业大学出版社,2000.1 : 1-3.21 王旭春,黄福昌,张怀新,张连贵.AH威尔逊煤柱设计公式探讨及改进J.煤炭学报,2002,(06) :604-608.22 李东升,李德海,宋常胜.条带煤柱设计中极限平衡理论的修正应用J.辽宁工程技术大学学报,2003,(01) :7-9.23 谢福星. 大采高沿空掘巷小煤柱稳定性分析及合理尺寸研究D. 山

35、西:太原理工大学,2010:2-4.24 Rabcewicz LV. Stability of tunnels under rock loadJ. Water Power, 1969, 21(8): 225-273.25 Rabcewicz LV. The New Austrian tunneling methodJ. Water Power, 1965, 17(4): 19-24.26 韩瑞庚.地下工程新奥法M.北京:科学出版社,1987.27 Salamon MDG,Oravecz KI. Rock Mechanics in Coal MiningM. Cape Town: Chamber

36、 of Mines of South Africa. 1976.28 侯朝炯,李学华.综放沿空掘巷围岩稳定性控制原理与技术M.中国矿业大学出版社,2008.29 马立强,张东升,王红胜,李永升.厚煤层巷内预置充填带无煤柱开采技术J.岩石力学与工程学报,2010,29(4) 30 张东升,茅献彪,马文顶.综放沿空留巷围岩变形特征的试验研究J.岩石力学与工程学报,2002,21(3).31 柏建彪.沿空掘巷围岩控制M.中国矿业大学出版社,2006.32 王红胜.沿空巷道窄帮蠕变特性及其稳定性控制技术研究D.江苏徐州,中国矿业大学矿业工程学院,2011.33 王红胜,张东升,马立强.预置矸石充填带置

37、换小煤柱的无煤柱开采技术J.煤炭科学技术,2010.4,38(4),1-5.34 王红胜,李树刚,张东升等.留设窄煤柱维护大巷技术J. 中国煤炭,2009,35(11),60-62.35 张东升,王红胜,马立强.预筑人造帮置换窄煤柱二步骤沿空掘巷新技术J.煤炭学报,2010,35(10),1589-1593.36 郑西贵,姚志刚,张农. 掘采全过程沿空掘巷小煤柱应力分布研究J. 采矿与安全工程学报,2012,29(4):459-465.37 常聚才,谢广祥,杨科综放沿空巷道小煤柱合理宽度确定J西安科技大学学报,2006,28(2):226-230.38 高明仕,张农,成隆综放沿空掘巷窄煤柱合理

38、宽度的确定J矿山压力与顶板管理,2004,21(3):4-739 陈科,柏建彪,朱琪. 沿空掘巷小煤柱破坏规律及合理宽度的确定J. 煤矿安全,2009,100-102.40 刘增辉,高谦,华心祝等. 沿空掘巷围岩控制的时效特征J. 采矿与安全工程学报,2009,26(4):465-469.41 柏建彪,侯朝炯,黄汉富沿空掘巷窄煤柱稳定性数值模拟研究J岩石力学与工程学报,2004,23(20):3475-347942 杨峰,王连国,许东来. 沿空掘巷煤柱宽度优化的数值模拟研究J. 中国矿业,2008,17(4):70-72.43 朱若岩,郑西红,徐乃忠. 深井沿空掘巷小煤柱合理宽度留设数值模拟研

39、究J.地下空间与工程学报,2011,7(2),300-302.44 周华龙,李开学,田卫东,周诗健. 数值模拟确定沿空掘巷合理煤柱宽度J. 煤矿开采,2010,15(1),23-24.45 徐佑林,桂祥友,张辉,郑伟. 不同宽度煤柱下沿空掘巷数值模拟研究及应用J.煤矿开采,2011,16(5),47-48.46 Yang Jiping, Cao Shenggen, Li Xuehua. Failure laws of narrow pillar and asymmetric control technique of gob-side entry driving in island coal f

40、aceJ. International Journal of Mining Science and Technology.2013,23:267-272.47 Kegong Fan, Hongguang Liang, Chishuai Ma, Chuanwei Zang. Non-harmonious deformation controlling of gob-side entry in thin coal seam under dynamic pressureJ. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering.2014,6:2

41、69-274.48 Yuan Zhang, Zhjun Wan, Fuchen Li, Changbing Zhou. Stability of coal pillar in gob-side entry driving under unstable overlying strata and its coupling support control technique J.International Journal of Mining Science and Technology.2013,23:193-199.49 凌贤长,蔡德所.岩体力学M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2002.50 李

42、庶林,桑玉发.应力控制技术及其应用综述J.岩土力学,1997,19(01):90-96.51 孙广忠,黄运飞.围岩弱化原理及其分析J.地质科学,1989,24(04):385-392.52 陈宗基.对我国土力学、岩体力学中若干重要问题的看法J.土木工程学报,1963,9(05):24-30.53 于学馥,乔端.轴变论和围岩稳定轴比三规律J.有色金属,1981,33(03):8-15.54 董方庭.巷道围岩松动圈支护理论及其应用技术M.北京:煤炭工业出版社,2001.55 何满潮,袁和生,靖洪文.中国煤矿锚杆支护理论与实践M.北京:科学出版社,2004.56 何满潮,景海河,孙晓明.软岩工程地质力学研究进展J.工程地质学报,2000,8(1):46-62.弧板复合支护试验研究J.岩石力学与工程学报,1993,12(1):1-10.59 朱效嘉.锚杆支护理论进展J.光爆锚喷,1996,9(1):5-

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