深部強膨脹性軟巖巷道變形破壞機理及控制技術(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，淺部巷道的圍巖控制理論與支護技術(shù)已難以實現(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、強度降低，呈現(xiàn)出強膨脹性軟巖變形破壞嚴(yán)重的特征，從而促使了巷道支護體系的不斷更新和優(yōu)化。如何實現(xiàn)軟巖巷道的穩(wěn)定性支護已成為煤礦掘進技術(shù)提高的核心難題，特別是在強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)用價值。
　　本文以開灤（集團）有限責(zé)任公司林南倉礦業(yè)分公司強膨脹性軟巖巷道地質(zhì)條件為工程背景，綜合運用現(xiàn)場監(jiān)測、理論分析、室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬及現(xiàn)場應(yīng)用等方法和手段，分析了強膨脹性軟巖巷道失穩(wěn)破壞特征及機理，提出了架噴錨注耦合支護技術(shù)，并將該支護技術(shù)成功地應(yīng)用于強膨脹性軟巖巷道穩(wěn)定性支護的工程實踐，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，并分析了各個階段巷道變形破壞機制，為優(yōu)化支護方案提供了理論指導(dǎo)。
　　(2)運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、軟化成泥的機理。
　　(3)采用物理力學(xué)試驗對軟巖試件進行了測試，得到了軟巖彈性模量、單軸抗壓強度及抗拉強度，結(jié)合軟巖的水理性質(zhì)試驗研究了其膨

4、脹特征，為改性試驗方案提供了依據(jù)。
　　(4)針對強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)注漿改性試驗的研究結(jié)果，綜合分析提出了架噴錨注耦合支護技術(shù)，實現(xiàn)了該類軟巖巷道的穩(wěn)定支護。
　　(5)利用FLAC3D數(shù)值模擬軟件揭示了強膨脹性軟巖巷道在不同支護條件下的變形破壞特征，進而得出架噴錨注耦合支護體系是最佳優(yōu)化支護方案，并在林南倉礦業(yè)分公司三水平東一皮帶通路探巷進行了現(xiàn)場試驗，取得了良好效果，達到了深部強膨脹性