高瓦斯煤层锚固特性及瓦斯对巷道支护效果影响研究

【摘要】论文以晋煤集团寺河矿高瓦斯煤层为工程背景，采用现场调查与测试、实验室试验、理论分析、数值模拟相结合的研究方法开展研究。主要研究内容包括：含瓦斯煤在卸围压条件下的瓦斯渗流及煤岩变形破坏规律试验，高瓦斯煤层锚固性能、巷道围岩变形破坏规律，以及瓦斯渗流与锚杆支护相互作用规律研究。研究主要得出以下结论：（1）不同瓦斯压力对煤体渗透率的影响不同，瓦斯压力越大煤体内的瓦斯渗透率越大；煤体内瓦斯渗透率随着围压的增大而降低；卸围压速度越大，瓦斯解吸速度越快，煤体渗透率越大；（2）不同瓦斯压力对煤体强度影响不同，瓦斯压力越大，煤体强度越低，发生破坏失稳前的时间越短；围压越大，煤体强度越高；卸围压速度越快，煤体发生破坏失稳需要的时间越短；（3）在高瓦斯煤层中，瓦斯压力越大对煤体的破坏作用越明显，瓦斯抽采后煤体的宏观力学性能劣化程度更高，锚固性能越低；（4）瓦斯压力越大，巷道围岩塑性区范围越大；地应力越大，巷道围岩塑性区范围越大；巷道半径越大，围压塑性区范围越大；支护阻力越大，巷道塑性区范围越小；（5）高瓦斯煤层巷道围岩开挖初期是最不稳定的阶段，容易发生煤与瓦斯突出；巷道开挖后，煤体内吸附瓦斯逐渐解吸，吸附瓦斯产生的膨胀应力逐渐降低，煤岩体有效应力逐渐增加，煤层产生收缩变形使锚杆轴力出现一定的损失，锚杆上轴力随着瓦斯压力增大呈线性衰减，需提高锚杆预应力以补偿瓦斯渗流造成的预应力损失；（6）端部锚固和加长锚固锚杆钻孔中容易聚集高浓度的瓦斯，引起瓦斯燃烧等灾害；（7）高预应力锚杆支护能有效改善巷道围岩应力状态，控制巷道围岩变形，降低锚固区煤体孔隙率，控制煤层瓦斯涌出，减少巷道瓦斯涌出量；（8）在高瓦斯煤层进行巷道掘进时，应及时采用高预应力全长锚固支护方式加强巷道支护，控制围岩的初期变形，增加煤体自身承载能力，保证巷道围岩稳定。
【作者】徐佑林；
【导师】康红普；
【作者基本信息】煤炭科学研究总院，采矿工程，2014，博士
【关键词】高瓦斯；巷道；瓦斯抽采；煤体锚固性能；锚杆支护；

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