深部強(qiáng)膨脹性軟巖巷道變形破壞機(jī)理及控制技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著煤炭開采深度的增加，巷道圍巖呈現(xiàn)松軟破碎、變形量大、破壞嚴(yán)重等軟巖特點(diǎn)，淺部巷道的圍巖控制理論與支護(hù)技術(shù)已難以實(shí)現(xiàn)深部巷道的穩(wěn)定性控制。特別是在巷道埋深大、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變、水理作用以及采掘工程擾動等因素的影響下，巷道圍巖極易吸水軟化膨脹、強(qiáng)度降低，呈現(xiàn)出強(qiáng)膨脹性軟巖變形破壞嚴(yán)重的特征，從而促使了巷道支護(hù)體系的不斷更新和優(yōu)化。如何實(shí)現(xiàn)軟巖巷道的穩(wěn)定性支護(hù)已成為煤礦掘進(jìn)技術(shù)提高的核心難題，特別是在強(qiáng)膨脹性軟巖巷道大變形破壞狀況

2、難以有效解決的條件下，深入研究該類巷道軟弱圍巖變形破壞機(jī)理及圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)具有重要的理論意義及應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以開灤（集團(tuán)）有限責(zé)任公司林南倉礦業(yè)分公司強(qiáng)膨脹性軟巖巷道地質(zhì)條件為工程背景，綜合運(yùn)用現(xiàn)場監(jiān)測、理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬及現(xiàn)場應(yīng)用等方法和手段，分析了強(qiáng)膨脹性軟巖巷道失穩(wěn)破壞特征及機(jī)理，提出了架噴錨注耦合支護(hù)技術(shù)，并將該支護(hù)技術(shù)成功地應(yīng)用于強(qiáng)膨脹性軟巖巷道穩(wěn)定性支護(hù)的工程實(shí)踐，其主要研究結(jié)論如下:
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3、1)通過分析軟巖巷道表面位移及深部破裂監(jiān)測結(jié)果，將巷道變形破壞過程分為三個(gè)階段，即急劇變形階段、耦合變形階段、緩慢流變階段，并分析了各個(gè)階段巷道變形破壞機(jī)制，為優(yōu)化支護(hù)方案提供了理論指導(dǎo)。
　　(2)運(yùn)用顯微鏡及掃描電鏡觀測了軟巖的微觀結(jié)構(gòu)，分析了軟巖成分及特性，以及該類軟巖遇水膨脹、軟化成泥的機(jī)理。
　　(3)采用物理力學(xué)試驗(yàn)對軟巖試件進(jìn)行了測試，得到了軟巖彈性模量、單軸抗壓強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度，結(jié)合軟巖的水理性質(zhì)試驗(yàn)研究了其膨

4、脹特征，為改性試驗(yàn)方案提供了依據(jù)。
　　(4)針對強(qiáng)膨脹性軟巖巷道變形破壞嚴(yán)重的現(xiàn)狀，基于現(xiàn)場監(jiān)測及室內(nèi)注漿改性試驗(yàn)的研究結(jié)果，綜合分析提出了架噴錨注耦合支護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了該類軟巖巷道的穩(wěn)定支護(hù)。
　　(5)利用FLAC3D數(shù)值模擬軟件揭示了強(qiáng)膨脹性軟巖巷道在不同支護(hù)條件下的變形破壞特征，進(jìn)而得出架噴錨注耦合支護(hù)體系是最佳優(yōu)化支護(hù)方案，并在林南倉礦業(yè)分公司三水平東一皮帶通路探巷進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，取得了良好效果，達(dá)到了深部強(qiáng)膨脹性