沿空留巷厚层软弱顶板采动裂隙分形特征及注浆扩散规律研究

基本信息
批准号:51804129
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:武精科
学科分类:
依托单位:淮阴工学院
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:殷伟,谢福星,孙华圣,陈家瑞,马如川,刘畅
关键词:
沿空留巷注浆顶板采动裂隙覆岩
结项摘要

Affected by strong mining, there are great differences in the crack development degree, the crack distribution and the fracture opening inside thick soft roof of gob-side entry retaining, which seriously influences the stability of the roof. Firstly, the influence factors of mining fissure of thick soft roof of gob-side entry retaining are researched to obtain the importance rank of different factors and the key factors. Secondly, the state parameter variation of the roof mining fissure network of gob-side entry retaining at different stage was studied via simulating model test, expounding the evolution regularity of the roof mining fissure. Then, based on the discrete fissure network medium theory and the fractal geometry theory, the three-dimensional fractal distribution numerical simulation model of roof mining fissure network of gob-side entry retaining was established to clarify its fractal characteristics of roof mining fissure and propose a parameter and evaluation standard for the development degree of the roof mining fissure. Finally, the numerical model and induration constitutive equation of grouting seepage spread of the roof mining fissure was established by the seepage coupling theory, which reveals the grouting diffusion law and a new technical method of the roof mining fissures of gob-side entry retaining at the edge of goaf through the grouting simulation of the roof fissures with different fractal characteristics. This study will have important theoretical value and practical guiding significance for popularization and application of gob-side entry retaining technology in deep mine.

强采动影响下沿空留巷厚层软弱顶板内部的裂隙发育程度、裂隙分布特征以及裂隙开度等存在极大的差异,严重影响顶板的稳定性。首先,探索沿空留巷厚层软弱顶板采动裂隙影响因素之间的关联性,得出各因素的重要性排序及关键因素;其次,采用相似模拟试验,研究采掘进程不同阶段沿空留巷厚层软弱顶板采动裂隙网络状态参量的变化,阐明其顶板采动裂隙时空演化规律;然后,基于离散裂隙网络介质理论和分形几何理论,建立留巷顶板采动裂隙的三维分形分布数值仿真模型,明晰顶板采动裂隙分形特征,提出一种量化顶板采动裂隙发育程度的参量和评判标准;最后,利用渗流耦合理论,建立沿空留巷厚层软弱顶板采动裂隙注浆渗流扩散数值模型和固结体本构方程,对具有不同分形特征的顶板采动裂隙进行注浆模拟,揭示留巷顶板采动裂隙注浆扩散规律与注浆新技术方法。研究成果将对沿空留巷技术在深部矿井生产中的推广应用具有重要的理论价值和现实指导意义。

项目摘要

沿空留巷已成为当前我国深部矿井煤炭开采的科学模式和技术发展的重要方向之一,在我国煤炭行业中得到快速发展。但在深部沿空留巷现场工程实践中发现,强采动影响下沿空留巷厚层软弱顶板内部的裂隙发育程度、裂隙分布特征以及裂隙开度等存在极大的差异,严重影响顶板的稳定性。本项目以深井沿空留巷厚层软弱顶板为研究对象,首先,将厚层软弱顶板变形破坏形式划分为8个类型,且现场实测表明厚层软弱顶板采动裂隙相对于巷道横截面垂直和水平方向呈明显不对称状态,并确定了影响厚层软弱顶板采动裂隙发育的主控因素;其次,采用相似模拟试验,阐明了采掘进程不同阶段沿空留巷厚层软弱顶板采动裂隙扩展演化规律,确定了其顶板采动裂隙不对称性分布规律及不同类型严重变形破坏程度和区位特征;然后,建立了基于深井沿空留巷厚层软弱顶板裂隙面数量的三维分形分布仿真模型,确定了顶板裂隙的线密度与分形维和顶板采动裂隙间距的分形维数;最后,建立了顶板采动裂隙注浆的平面单向流模型和顶板裂隙注浆的柱面扩散渗流模型,对具有不同分形特征的顶板采动裂隙进行注浆模拟,提出了沿空留巷厚层软弱顶板采动裂隙分区差异化注浆施工方法、顶板的帷幕注浆空间施工方法和“多支护结构”顶板控制系统,并设计了一种能有效控制厚层软弱顶板在垂直与水平方向不对称变形破坏且具有水平双向恒阻功能的新型锚索桁架。该成果应用于深井沿空留巷工程实践,顶板维护效果较好,其深浅部岩层没有出现明显离层和破碎,顶板支护结构完整。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

DOI:10.3799/dqkx.2020.083
发表时间:2020
2

滴状流条件下非饱和交叉裂隙分流机制研究

滴状流条件下非饱和交叉裂隙分流机制研究

DOI:10.16285/j.rsm.2020.0744
发表时间:2021
3

近水平层状坝基岩体渗透结构及其工程意义

近水平层状坝基岩体渗透结构及其工程意义

DOI:10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202105024
发表时间:2022
4

采煤工作面"爆注"一体化防突理论与技术

采煤工作面"爆注"一体化防突理论与技术

DOI:10.13247/j.cnki.jcumt.001297
发表时间:2021
5

基于可拓学倾斜软岩巷道支护效果评价方法

基于可拓学倾斜软岩巷道支护效果评价方法

DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2020.03.008
发表时间:2020

武精科的其他基金

相似国自然基金

1

沿空留巷充填区域顶板稳定控制机理研究

批准号:51574227
批准年份:2015
负责人:柏建彪
学科分类:E0404
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
2

厚层砂岩顶板沿空切顶成巷及围岩结构变形机理研究

批准号:51704296
批准年份:2017
负责人:张国锋
学科分类:E0405
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

深井大采高矸石充填综采沿空留巷变形机理及控制

批准号:51074163
批准年份:2010
负责人:马占国
学科分类:E0405
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
4

无巷旁充填支护条件下沿空留巷顶板压力传递机制及切顶调控机理研究

批准号:51674119
批准年份:2016
负责人:石建军
学科分类:E0405
资助金额:62.00
项目类别:面上项目