深部巷道破碎圍巖穩(wěn)定性特征及控制技術(shù)研究.pdf

1、針對深部巷道破碎圍巖穩(wěn)定性控制的難題，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以陽煤五礦趙家分區(qū)+211水平南軌道巷為工程背景，綜合應(yīng)用理論分析、數(shù)值模擬以及現(xiàn)場實(shí)測的方法，對其圍巖失穩(wěn)的地質(zhì)因素和技術(shù)因素進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并從圍巖線性軟化及其流變性的角度出發(fā)，研究了深部巷道破碎圍巖變形破壞的力學(xué)機(jī)制，揭示了其變形破壞的一般規(guī)律，根據(jù)相應(yīng)的圍巖控制理念，最終提出了適用于深部巷道破碎圍巖合理的控制措施。主要研究工作如下:
　　1)通過對影響深部巷道

2、破碎圍巖失穩(wěn)的地質(zhì)及技術(shù)因素的分析，研究了各因素對破碎圍巖失穩(wěn)的影響，得出了圍巖的原始應(yīng)力狀態(tài)、巖體物理結(jié)構(gòu)及地質(zhì)構(gòu)造是影響深部巷道破碎圍巖失穩(wěn)的主要因素。
　　2)對陽煤五礦深部巷道破碎圍巖變形失穩(wěn)特征及原因進(jìn)行了研究，得出了其具有圍巖變形量大、變形初期速率快、變形持續(xù)時(shí)間長、破壞范圍廣以及變形具有明顯的時(shí)間效應(yīng)的規(guī)律，并分析了圍巖變形破壞規(guī)律的顯現(xiàn)主要是由于巖石的物理性質(zhì)、圍巖應(yīng)力、地下水以及施工技術(shù)等的影響。
　　3)

3、運(yùn)用Coulomb-Mohr屈服準(zhǔn)則分析了深部巷道圍巖發(fā)生的擠壓性變形破壞特點(diǎn)，并對其彈塑性范圍及其應(yīng)力分布進(jìn)行了研究。針對塑性區(qū)應(yīng)力分布研究了巖體強(qiáng)度超過其極限強(qiáng)度σc后巖體強(qiáng)度隨應(yīng)力值的增大呈線性降低的情況，得出在線性軟化條件下圍巖的塑性區(qū)半徑比理想彈塑性情況下的塑性區(qū)半徑大30％左右。
　　4)通過對南軌道巷圍巖試樣三軸蠕變實(shí)驗(yàn)的研究，得出其蠕變特征曲線與西原體的蠕變曲線相似，故采用西原體模型對其蠕變特性進(jìn)行研究。分析了西原

4、體蠕變模型在有水影響下的蠕變特性，得出巖石蠕變方程呈非線性變化的規(guī)律，具體體現(xiàn)在隨時(shí)間、含水率的增加及滲流的發(fā)展巖石蠕變逐漸加劇。
　　5)在分析深部巷道破碎圍巖變形破壞規(guī)律的基礎(chǔ)上，研究了較適用于深部巷道破碎圍巖的整體支護(hù)理論，重點(diǎn)闡述了整體錨固支護(hù)理論以及圍巖-支護(hù)波動(dòng)性平衡支護(hù)理論，并針對南軌道巷圍巖大變形的特征提出了合理的支護(hù)原則，即及時(shí)支護(hù)原則、可縮性支護(hù)原則、大工作阻力原則、柔性支護(hù)原則以及改變圍巖力學(xué)特性的原則。另外

5、，結(jié)合南軌道巷的具體情況，利用注漿加固原理對其注漿參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　6)通過對深部軟弱破碎圍巖變形破壞規(guī)律的研究，利用udec離散元軟件模擬分析了南軌道巷在錨噴網(wǎng)、錨噴網(wǎng)梁以及錨注網(wǎng)梁不同支護(hù)條件下圍巖的變形特征、應(yīng)力分布以及位移變化情況，得出錨注網(wǎng)梁支護(hù)方案較適用于深部破碎圍巖的控制。
　　7)研究了深埋巷道破碎圍巖關(guān)鍵控制技術(shù)，針對錨注網(wǎng)梁可能帶來的掘進(jìn)速度緩慢的特點(diǎn)，提出了澆注一體的支護(hù)技術(shù);對于南軌道巷后續(xù)掘進(jìn)中