富含軟泥的溶洞性頂板巷道圍巖穩(wěn)定性控制研究.pdf

1、受煤層賦存條件的影響，富含軟泥入侵的溶洞性頂板廣泛分布于我國許多礦區(qū)，用于其孔洞發(fā)育、原位強(qiáng)度低、圍巖整體性差，使得該類頂板巷道的穩(wěn)定性控制已成為亟待解決的技術(shù)難題。本文以永聚煤業(yè)10＃煤溶洞性頂板巷道為工程背景，結(jié)合溶洞注漿加固理論，分析研究溶洞性頂板巷道圍巖的穩(wěn)定性控制機(jī)理。采用溶洞注漿相似模擬、注漿巖體力學(xué)實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，探討溶洞性頂板合理的注漿材料、注漿參數(shù)以及巷道支護(hù)方式，經(jīng)實(shí)際工程應(yīng)用與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)取得了良好的應(yīng)用效

2、果。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴富含軟泥的溶洞性頂板，受孔洞效應(yīng)影響其原位力學(xué)性能強(qiáng)度偏低（單軸抗壓強(qiáng)度約為10.7MPa～18.9MPa）、自穩(wěn)能力較差，在高地應(yīng)力的作用下巷道頂板極易發(fā)生坍塌、冒落，溶洞性頂板巷道圍巖的穩(wěn)定性維護(hù)極為困難。⑵針對(duì)軟泥入侵溶洞性頂板特性，結(jié)合相關(guān)圍巖注漿加固原位改性理論，提出了對(duì)溶洞性頂板的分段封堵、分區(qū)注漿的加固技術(shù)，注漿加固后其頂板圍巖完整性得到明顯改善，頂板支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力得到提高;分析表

3、明注漿材料、注漿參數(shù)及支護(hù)方式的合理選擇直接決定溶洞性頂板巷道圍巖的穩(wěn)定控制。⑶針對(duì)軟泥入侵溶洞性頂板實(shí)際工程條件，運(yùn)用注漿相似模擬、數(shù)值模擬以及力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)等方法進(jìn)行綜合分析，確定溶洞性頂板注漿最優(yōu)漿液水灰比為0.8∶1;水玻璃用量為25％所用水泥體積量;巷道頂板最佳支護(hù)方式為拱形斷面+錨桿（索）+29U型鋼+鋼纖維混凝土聯(lián)合支護(hù)。⑷試驗(yàn)表明:富含軟泥的溶洞性頂板采用注漿加固后（水灰比0.8∶1），圍巖強(qiáng)度提高37.9％～165％，巷

4、道圍巖頂?shù)装逡平繙p小58.61％～89.25％，巷道圍巖兩幫收斂量減小66.16％～93.79％。其頂板力學(xué)性能得到大幅提高，頂板圍巖自穩(wěn)能力有了較大的改善，注漿效果顯著;數(shù)值模擬研究表明，高應(yīng)力作用下軟泥溶洞性頂板巷道破壞影響范圍為巷道尺寸的3～4倍范圍，該范圍內(nèi)溶洞的分布對(duì)巷道圍巖的穩(wěn)定性影響明顯。⑸軟泥-漿液結(jié)石體在較短時(shí)間內(nèi)能完成膨脹變形（約8h），采用0.8∶1的注漿水灰比，其最終膨脹量約為原結(jié)石體體積的3.1％，根據(jù)注漿工