極破碎大變形煤巖體巷道變形機理及支護研究.pdf

1、目前，復雜條件下的軟巖巷道穩(wěn)定性控制已成為當今地下巷道工程中最為復雜的難題，嚴重制約著礦井開采的高產、高效、低耗及安全生產水平，阻礙著礦井開采的健康可持續(xù)發(fā)展。在中國煤礦的地下開采過程中，存在大量的軟巖巷道，其圍巖賦存的地質條件較為復雜，特別是極破碎軟弱煤巖體巷道，其圍巖巖性結構、水理特性及應力分布環(huán)境等復雜多變，導致該類巷道破壞機制存在多樣性，且以往針對于煤巖體巷道的圍巖破壞機理與支護控制理論研究的條件和側重點都不盡相同。因此，針對特

2、定地質條件下的極破碎大變形煤巖體巷道進行圍巖變形破壞力學機理及其支護技術進行研究，對維護該類巷道的圍巖穩(wěn)定性控制具有重要的理論意義和現(xiàn)場實用價值。
　　論文以貴州木孔煤礦11301綜采工作面運輸順槽為工程背景，以國家自然科學基金項目（51574122）為依托，根據(jù)其圍巖賦存特點，系統(tǒng)地分析得出了圍巖變形破壞特征及其力學失穩(wěn)機理，采用現(xiàn)場調查、實驗室試驗、理論分析、數(shù)值模擬以及現(xiàn)場工程試驗相結合的研究方法開展研究，提出了能有效維護該

3、類巷道穩(wěn)定的控制性對策及最優(yōu)支護方案。對此，本文主要在以下方面進行了研究：
　?。?）通過現(xiàn)場調查和實測，調取了礦井地質資料、11301綜采工作面運輸順槽圍巖巖層柱狀圖及其斷面支護形式及參數(shù)，跟蹤調查了原支護斷面的巷道圍巖變形破壞特點、支護結構破壞情況及現(xiàn)場探測巷道圍巖內部裂隙發(fā)育狀況，總結得出巷道圍巖的破壞特征和圍巖體破碎情況。
　?。?）針對11301綜采工作面運輸順槽圍巖體進行了X衍射試驗、點載荷強度試驗和巖石崩解性試

4、驗等一系列基礎性實驗，分別探明了圍巖內部結構裂隙發(fā)育情況、圍巖礦物成份、圍巖體力學強度和水理特性，為巷道支護方案的確定奠定了理論基礎。
　?。?）通過綜合分析影響巷道圍巖變形破壞的各個因素，建立了頂板、兩幫力學失穩(wěn)模型，并結合底板嚴重的底臌現(xiàn)象，得出了原支護結構下巷道圍巖力學失穩(wěn)機理、圍巖失穩(wěn)判定條件及底板底鼓量估算表達式。
　?。?）基于破碎極不穩(wěn)定巷道圍巖的控制對策和“疊加壓縮拱”理論，提出了以“長、短錨索”為主體的聯(lián)合