軟巖巷道讓壓殼-網(wǎng)殼耦合支護機理與技術(shù)研究.pdf

1、軟巖巷道支護問題至今沒有完全解決,特別是高應力泥化軟巖巷道支護難度大,往往需要返修多次才能控制巷道長期穩(wěn)定,嚴重影響生產(chǎn)安全和浪費大量巷修費用,軟巖巷道穩(wěn)定性控制已成為煤礦亟待解決的重大技術(shù)難題。本文以曲江礦-850m東皮帶大巷(高應力泥化軟巖巷道)為工程背景,圍繞高應力泥化軟巖巷道穩(wěn)定性控制問題,綜合運用數(shù)值模擬、理論分析、實驗室試驗、現(xiàn)場監(jiān)測和工業(yè)性試驗等方法,對軟巖巷道讓壓殼-網(wǎng)殼耦合支護機理與技術(shù)進行系統(tǒng)研究,取得了如下主要創(chuàng)新

2、成果:
　　(1)進行了泥質(zhì)粉砂巖三軸蠕變試驗,建立了泥質(zhì)粉砂巖蠕變?nèi)^程的粘彈塑性蠕變模型,并推導出該蠕變模型的本構(gòu)方程;采用FLAC3D軟件,分析并得到了高應力泥化軟巖巷道流變規(guī)律以及塑性區(qū)分布規(guī)律。
　　(2)提出了讓壓殼的概念,給出了讓壓殼的構(gòu)筑條件、支護作用特點、支護內(nèi)涵,并推導出讓壓殼厚度的計算式,分析了軟巖巷道讓壓殼支護強度,確定了東皮帶大巷讓壓殼支護強度與厚度。
　　(3)建立了全長錨固預應力錨桿支護力

3、學模型,系統(tǒng)研究了短細密錨桿支護作用機理,推導出錨桿軸應力和剪應力計算式;推導出圍巖沿錨桿軸向、徑向和環(huán)向的應力計算式,分析并得到了預緊力、錨桿長度、直徑與錨桿軸應力和剪應力的關(guān)系;分析并得到了錨桿長度與預緊力對圍巖應力的影響規(guī)律;采用FLAC軟件,分析并得到了錨桿長度與支護密度對軟巖巷道圍巖變形的影響規(guī)律。
　　(4)提出了讓壓殼-網(wǎng)殼耦合支護技術(shù),分析了讓壓殼-網(wǎng)殼耦合支護原理,提出了“限壓讓壓、讓壓抗壓、限讓適度、讓抗協(xié)調(diào)”

4、的二次支護原則,給出了讓壓殼-網(wǎng)殼耦合支護技術(shù)關(guān)鍵與控制方法;推導出軟巖巷道預留讓壓空間的計算式,并確定了東皮帶大巷預留讓壓空間大小為38cm。
　　(5)將高應力泥化軟巖巷道圍巖劃分為讓壓殼(在破裂區(qū)內(nèi))、破裂區(qū)、塑性區(qū)及彈性區(qū),基于粘彈塑性理論,考慮圍巖蠕變與擴容,推導出塑性區(qū)半徑、破裂區(qū)半徑以及讓壓殼半徑的計算式及各分區(qū)應力表達式,分析了讓壓殼變形以及變形過程中能量釋放,確定了東皮帶大巷讓壓殼-網(wǎng)殼耦合支護強度與時機。