高地應(yīng)力作用下比德煤礦軟巖巷道支護(hù)技術(shù)研究.pdf

1、高地應(yīng)力作用下軟巖巷道以大變形、來壓快、幫臌、底臌、難支護(hù)的特點(diǎn)一直受到巖石力學(xué)及地下工程界的普遍關(guān)注，其軟巖巷道支護(hù)問題仍是世界性的難題之一，嚴(yán)重影響煤礦的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。論文針對比德煤礦高地應(yīng)力軟巖巷道變形破壞特征，分析了地應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造、巖性、采動(dòng)影響、支護(hù)參數(shù)不合理、地下水等因素影響軟巖巷道變形破壞的機(jī)理。通過開展礦區(qū)地應(yīng)力測試，煤層頂、底板巖石力學(xué)參數(shù)測試，巷道圍巖分類，錨桿檢測，巷道穩(wěn)定性分析，巷道變形監(jiān)測等研究工作，取

2、得的主要成果如下：
　　利用應(yīng)力解除法的原理，采用空心包體應(yīng)力計(jì)技術(shù)，測試了比德煤礦的原巖地應(yīng)力，得到了3個(gè)主應(yīng)力的大小、方位角與傾角。測試結(jié)果表明，礦區(qū)原巖應(yīng)力場受構(gòu)造應(yīng)力與巖體自重應(yīng)力共同作用的結(jié)果，且三個(gè)主應(yīng)力大小與埋深呈線性關(guān)系。根據(jù)地應(yīng)力測試結(jié)果，結(jié)合巷道變形破壞特征，分析了煤礦巷道變形破壞與地應(yīng)力的關(guān)系。
　　利用MTS815巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)研究了煤層頂、底板巖石的力學(xué)性質(zhì)，得到了巖石力學(xué)參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，

3、利用南非巖體地質(zhì)力學(xué)分類法（CSIR分類），對比德煤礦巷道圍巖體進(jìn)行了分類，巖體屬于Ⅲ類圍巖，巖體穩(wěn)定性一般。
　　根據(jù)地應(yīng)力測試、圍巖分類、巖石力學(xué)參數(shù)測試結(jié)果，設(shè)計(jì)了錨桿、錨索、噴層與注漿支護(hù)參數(shù)。提出了采區(qū)巷道和開拓巷道的支護(hù)方案，通過巷道穩(wěn)定性數(shù)值分析，結(jié)合煤礦多年的支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，提出了經(jīng)濟(jì)可行的最優(yōu)方案。在新掘進(jìn)的巷道中，對最優(yōu)支護(hù)方案進(jìn)行了效果檢驗(yàn)，通過巷道水平移近量與頂、底板移近量監(jiān)測結(jié)果表明，巷道變形是收斂的，說明新支

4、護(hù)方案能有效控制軟巖巷道的變形，提高了巷道的穩(wěn)定性。
　　在比德煤礦巷道支護(hù)中，采用了“治頂先治幫，治幫先治底”的原則，在新的支護(hù)方案中，為了控制巷道底臌，方案中設(shè)計(jì)了45度底角錨桿，其底角錨桿可以減少巷道底角的應(yīng)力集中，降低塑性區(qū)范圍，防治底板巖體產(chǎn)生宏觀剪切滑移。
　　通過采區(qū)巷道施工監(jiān)測結(jié)果表明，巷道施工工序?qū)鷰r的變形影響較大，巷道開挖后打破了原來的應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生應(yīng)力集中，圍巖體初期變形速度較大，隨時(shí)間的增加，巷道的