連續(xù)雙殼治理高地應(yīng)力巖巷底鼓機理研究.pdf

1、隨著深部煤炭資源的不斷開發(fā)以及深部礦井的建設(shè)，高地應(yīng)力問題的出現(xiàn)成為危及井巷工程圍巖體安全的主導(dǎo)因素，淺部開采的巷道支護理論及技術(shù)在巷道圍巖受高地應(yīng)力狀態(tài)下很難適應(yīng)巷道圍巖的穩(wěn)定及支護問題，且巷道底鼓已成為圍巖變形和破壞的主要形式之一，故對高地應(yīng)力情況下巷道底鼓的治理提出了新的研究課題。因此，對高地應(yīng)力巷道底鼓機理特征以及其支護加固技術(shù)等問題的研究顯得尤為重要和迫切。以此為出發(fā)點，本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“深井巷道“雙殼”注漿加固支

2、護機理研究”(51174070)、山西新景礦委托項目“高應(yīng)力大變形永久巷硐‘雙殼’治理底鼓技術(shù)與機理研究”及山西新景礦埋深450m的井下巷道為工程背景，以采礦學(xué)、巖體力學(xué)、彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)等理論為基礎(chǔ)，通過相似材料模擬、理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場實測及工程實踐等手段對煤礦高地應(yīng)力巖巷底鼓產(chǎn)生機理及其特征開展了實驗研究，提出了適合于煤礦高地應(yīng)力巖巷底鼓的支護技術(shù)和方法，且對提出方案進行比較分析，確定其可行性及優(yōu)越性。本文的研究內(nèi)容主要包

3、括以下幾個方面:
　　 對三種常規(guī)地應(yīng)力環(huán)境下不同機理類型的巷道底鼓進行闡述及分析，比較高地應(yīng)力環(huán)境下巷道底鼓的特征，對高地應(yīng)力及水平應(yīng)力對巷道底鼓的影響進行分析，總結(jié)出既要強化底板淺部圍巖，防止底板淺部圍巖破壞及二次水平應(yīng)力對底板圍巖的影響，亦要阻止巷道底板深部圍巖應(yīng)力向巷道底板淺部圍巖傳播的新的巷道底板支護理念，提出了巷道圍巖“雙殼”支護概念與機理，并得出連續(xù)雙殼支護即深淺注漿殼結(jié)合錨索束共同支護。
　　 對高地應(yīng)力

4、巖巷底鼓機理及治理研究的相似模擬實驗進行設(shè)計，闡述實驗的目的、原理、過程及實驗結(jié)果處理方式等問題。對自相設(shè)計并改造的新型CM250/18試驗臺及相似材料配比試驗進行介紹，設(shè)計完成相似模擬材料試驗的邊界條件及測試系統(tǒng);并對數(shù)值模擬試驗進行設(shè)計，且明確最終試驗結(jié)果的交叉對比分析方式。
　　 通過相似模擬實驗對側(cè)壓系數(shù)分別為1.0和1.2情況下，原支護及連續(xù)雙殼支護情況下巷道圍巖的應(yīng)力和位移量進行比較分析，說明連續(xù)雙殼支護支護方式的可

5、行性及優(yōu)越性，且對裸巷情況下巷道圍巖的應(yīng)力變化進行分析，說明高地應(yīng)力環(huán)境下巷道圍巖出現(xiàn)的新的特征并對其進行分析。
　　 對五種不同支護形式下，四種不同水平應(yīng)力（λ=0.8、1.0、1.2、1.5）情況下，從開挖到巷道最終穩(wěn)定過程中巷道圍巖中垂直位移、水平位移、垂直應(yīng)力、水平應(yīng)力和塑性區(qū)五個項目相應(yīng)的數(shù)值及截圖進行交叉比較分析，研究了不同側(cè)壓系數(shù)對巷道底鼓的影響及不同支護形式對巷道底鼓的支護效果，且結(jié)果與相似模擬實驗所得結(jié)果基本一