安居煤礦深井巖石巷道圍巖分類方法及控制研究.pdf

1、隨著煤炭資源的開采逐漸向深部煤層發(fā)展，礦井開采由淺部進(jìn)入到深部開采階段，礦山壓力與淺部礦井開采環(huán)境相比有大幅度增加，深部礦井的垂直應(yīng)力顯著增大，構(gòu)造應(yīng)力場比較復(fù)雜，開采擾動(dòng)的影響十分強(qiáng)烈，導(dǎo)致巷道圍壓大、圍巖強(qiáng)度降低、圍巖變形大、破碎巖體增多，很容易造成巷道前掘后修、多次翻修甚至片幫冒項(xiàng)，對(duì)深部資源的安全、高效、合理開采提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本文以安居煤礦巖巷為主要研究對(duì)象，綜合采用理論分析、現(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)值模擬等研究手段，全面深入地開展深部

2、巷道圍巖控制技術(shù)的研究，取得的主要成果如下:
　　(1)基于國家工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及煤炭行業(yè)巖石分類方法，結(jié)合前人對(duì)于圍巖分類的研究成果，建立了安居煤礦深部巖巷的圍巖分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)體系，得到了考慮高地應(yīng)力、圍巖綜合強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面、斷層和采動(dòng)影響的東部軌道集中大巷頂板的圍巖類別。結(jié)果表明，東部軌道集中大巷頂板圍巖類別為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類。
　　(2)基于損傷力學(xué)和復(fù)合材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)的原理，研究了加錨頂板的穩(wěn)定性潛力，并由頂板的脆性損傷

3、出發(fā)，建立了深部巖巷的錨固巖拱力學(xué)模型，得到了錨固潛力系數(shù)，該系數(shù)可用來反映錨桿加固提供給頂板的安全系數(shù)。得出了一種深部巷道錨固潛力設(shè)計(jì)方法，利用該方法可以定量安全的進(jìn)行錨固控制設(shè)計(jì)，并為巷道支護(hù)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　(3)基于UDEC數(shù)值軟件，通過對(duì)安居煤礦深部巖巷現(xiàn)有支護(hù)方式的模擬發(fā)現(xiàn)，安居煤礦深部巖巷的變形量總體較小，塑性區(qū)范圍總體不大，巷道破壞程度不是特別嚴(yán)重，局部地段頂板破碎和底鼓較嚴(yán)重，與現(xiàn)場實(shí)際情況較為符合。在總結(jié)

4、深部巷道圍巖變形破壞規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出了巷道圍巖總體控制原理，進(jìn)而提出了每類圍巖的控制原理及深部巖巷分類支護(hù)設(shè)計(jì)方案和參數(shù)表，可供安居煤礦深部巖巷支護(hù)設(shè)計(jì)和施工參考。通過現(xiàn)有支護(hù)方式與支護(hù)優(yōu)化后離散元模擬的對(duì)比分析，得出了深部巖巷破壞機(jī)理及通過圍巖分類改進(jìn)支護(hù)方式后的支護(hù)效果，優(yōu)化后的圍巖分級(jí)支護(hù)方式可以很好的滿足深部巖巷的穩(wěn)定性控制要求。
　　(4)對(duì)安居煤礦東部集中軌道大巷進(jìn)行了為期一個(gè)月的現(xiàn)場監(jiān)測，監(jiān)測項(xiàng)目為巷道表面位移監(jiān)測

5、，巷道內(nèi)部位移監(jiān)測，錨桿錨索受力監(jiān)測，鉆孔電視探測，監(jiān)測結(jié)論如下:頂板下沉量最大為26mm，兩幫移近量38mm，拱肩移近量最大為29mm。監(jiān)測前10天內(nèi)多點(diǎn)位移計(jì)各基點(diǎn)變形速率較快，應(yīng)力釋放完成施加支護(hù)后，變形及離層得到控制并趨于穩(wěn)定。施加支護(hù)后在圍巖變形作用下錨桿、錨索受力逐漸增加，圍巖變形得到控制后錨桿、錨索、圍巖形成共同的承載體，錨桿、錨索受力也趨于穩(wěn)定。在8m深鉆孔內(nèi)共探測到五個(gè)破裂分區(qū)，破壞程度和破壞范圍從巷道表面到內(nèi)部依次遞