高應力松軟圍巖硐室變形機理及其加固技術(shù)研究.pdf

1、本文以長平礦4303變電硐室條件為背景，采用理論分析、實驗室試驗及數(shù)值模擬等方法，分析了高應力軟巖硐室的工程特點，揭示硐室變形破壞機理，分析了圍巖強度、埋深、回采工作面采動以及工作面懸頂長度等對硐室圍巖變形破壞的影響規(guī)律，提出了高應力松軟圍巖硐室全斷面均衡加固技術(shù)，并給出了適用于4303變電硐室的加固方法及參數(shù)，主要研究結(jié)論有：
　?。?）分析了4303變電硐室圍巖巖層結(jié)構(gòu)和物理力學特性：硐室沿3號煤頂板布置，3號煤及其直接頂?shù)装?/p>

2、巖層均為松軟和易風化的軟巖，老頂是厚且堅硬的穩(wěn)定砂巖，硐室圍巖主要由泥巖和3號煤組成。
　?。?）從圍巖條件、受力情況和原支護形式等方面分析了變電硐室的變形破壞機理：圍巖松軟破碎，強度低，在高自重應力與工作面堅硬老頂向采空區(qū)懸伸形成的高采動附加應力的作用下，原支護強度偏低，硐室出現(xiàn)嚴重變形破壞是必然的。
　?。?）采用數(shù)值模擬的方法對影響硐室圍巖變形破壞的主要因素進行了研究，得出了硐室圍巖屈服破壞范圍、應力峰值、圍巖位移量等

3、在各因素影響下的變化規(guī)律：硐室圍巖屈服破壞范圍、位移量隨圍巖強度和煤柱尺寸的增加而減小，隨埋深、懸頂長度的增加而增大；圍巖強度的降低、煤柱尺寸的減小，埋深、懸頂長度的增加，都將導致硐室圍巖應力升高，應力降低區(qū)范圍擴大；應提高硐室全斷面的支護強度，防止頂板整體下沉，特別需要控制底鼓，并采取一定的措施降低硐室圍巖應力，提高硐室穩(wěn)定性。
　?。?）針對4303變電硐室圍巖變形破壞特征，提出了高應力松軟圍巖硐室全斷面均衡加固技術(shù)：①高強錨

4、網(wǎng)+強力錨索支護淺部圍巖；②底板反拱封閉支架提高支護阻力；③對兩幫實施高壓深孔注漿，在深部形成密實的主動承載墊層，降低圍巖應力水平。
　?。?）針對長平4303變電所的實際情況提出了具體加固方案，采用數(shù)值模擬的方法，對加固方案中不同加固措施所產(chǎn)生的效果進行了研究。結(jié)果表明：采用反拱封閉支架+組合錨索+深孔注漿加固后，可使頂?shù)装搴蛢蓭偷囊平枯^原支護減少63.3％和78.7%；可明顯改善硐室圍巖的應力分布，硐壁垂直應力峰值降低了19