深部巷道復(fù)合圍巖變形特性與耦合控制技術(shù)研究.pdf

1、深部巷道復(fù)合圍巖是由各薄巖層構(gòu)成的復(fù)合巖體,由于圍巖賦存條件和應(yīng)力環(huán)境的復(fù)雜性,普通的錨噴支護(hù)很容易失效,巷道難以維護(hù)。本論文圍繞深部巷道復(fù)合圍巖的變形破壞演化過(guò)程和特性,并以安徽省淮南市朱集西煤礦深部工程為背景,綜合運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬、相似材料模型試驗(yàn)等手段,對(duì)深部巷道復(fù)合圍巖變形特性與耦合控制技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,以揭示深部巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及復(fù)合圍巖的穩(wěn)定性演化規(guī)律,分析研究深部巷道復(fù)合圍巖變形破壞特點(diǎn)與變形破壞機(jī)理,最終提出相

2、應(yīng)的巷道耦合控制技術(shù)與對(duì)策。
　　論文獲得了以下主要研究成果:
　　(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)室?guī)r樣試驗(yàn)確定了朱集西礦巖體的物理力學(xué)基本參數(shù),為數(shù)值模擬和相似模型試驗(yàn)研究提供了數(shù)據(jù)參考。
　　(2)根據(jù)單因素試驗(yàn)方法,通過(guò)對(duì)深部巷道復(fù)合圍巖的變形破壞規(guī)律和特性的數(shù)值模擬,分析得出了埋深、側(cè)壓力系數(shù)和巖體弱化條件對(duì)巷道復(fù)合圍巖變形破壞的影響。結(jié)果表明,巷道埋深水平的增加對(duì)巷道圍巖的變形量和圍巖破壞深度的影響較大;圍巖的破壞形式的變化

3、受垂直于巷道走向的水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值的影響較大;巖體弱化條件對(duì)巷道的破壞深度和變形量影響均較大。
　　(3)提取不同計(jì)算平衡步下的巷道圍巖變形破壞應(yīng)力、應(yīng)變和塑性破壞區(qū)分布,分析得到深部巷道復(fù)合圍巖在無(wú)支護(hù)作用下的圍巖破裂發(fā)展的基本規(guī)律和變形特性,也為耦合控制方案的提出提供了依據(jù)。
　　(4)對(duì)深部復(fù)合圍巖在不同支護(hù)參數(shù)下圍巖變形破壞的數(shù)值模擬,分析得出不同支護(hù)參數(shù)下的支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖的控制作用特點(diǎn);在耦合控制理論和數(shù)值

4、模擬的基礎(chǔ)上結(jié)合支護(hù)參數(shù)公式計(jì)算,提出了深部巷道復(fù)合圍巖的耦合控制技術(shù)方案,即方案一:預(yù)留變形+錨網(wǎng)噴初次支護(hù)+全斷面高強(qiáng)度格柵拱架混凝土結(jié)構(gòu)與預(yù)應(yīng)力錨索二次支護(hù)+二次注漿加固,方案二:預(yù)留變形+錨網(wǎng)噴初次支護(hù)+U型鋼支架與預(yù)應(yīng)力錨索二次支護(hù)+二次注漿加固,以保證深部巷道圍巖的穩(wěn)定。
　　(5)針對(duì)深部巷道復(fù)合圍巖耦合控制技術(shù)方案,采用數(shù)值模擬的方法研究其變形和受力特點(diǎn),并利用實(shí)驗(yàn)室相似材料模型試驗(yàn)對(duì)方案二進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M,通過(guò)對(duì)數(shù)值