高應(yīng)力區(qū)巷道流變特性分析及支護(hù)技術(shù)研究.pdf

1、自進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)得到飛速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背后即是資源的高消耗，由于國(guó)家工業(yè)的迅速崛起國(guó)家對(duì)礦產(chǎn)資源的需求也不斷加大，因此礦產(chǎn)資源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位也越來(lái)越高，。目前淺部資源正在日益枯竭，礦山開采深度正在不斷增加，由于深部高地應(yīng)力的作用下巷道變形嚴(yán)重，其支護(hù)問題已經(jīng)成為現(xiàn)階段巖石力學(xué)與采礦領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。
　　金川集團(tuán)是我國(guó)最大的鎳礦生產(chǎn)基地，近年來(lái)隨著開采深度的增加，深部巷道變形問題越來(lái)越嚴(yán)重。金川礦區(qū)巖體具有較強(qiáng)

2、的流變特性，深部巷道開挖后變形具有初期變形大，變形時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。深部巷道返修工程頻繁，巷道返修期一般為3個(gè)月，這個(gè)礦山的正常生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了巨大的困難。本文以金川深部巷道為研究背景，對(duì)高應(yīng)力下巷道掘進(jìn)圍巖流變變形展開了一系列的研究。
　　1.通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，全面的了解了金川礦區(qū)深部巷道圍巖變形特征和支護(hù)體破壞模式。
　　2.利用聲波測(cè)試法對(duì)研究區(qū)域巷道圍巖內(nèi)松動(dòng)區(qū)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，得到了高地應(yīng)力下巷道周邊不同位置松動(dòng)圈深度。

3、根據(jù)松動(dòng)圈測(cè)試結(jié)果判定了巷道周邊各個(gè)部位錨桿能打入穩(wěn)定巖層的最小長(zhǎng)度，并結(jié)合巷道破壞模式提出了長(zhǎng)錨桿—U型鋼—鋼管梁相互耦合的優(yōu)化支護(hù)方案。
　　3.基于課題組之前對(duì)研究區(qū)域內(nèi)典型巖樣的蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)確定了適合描述典型巖樣流變特征的流變模型。使用C++語(yǔ)言對(duì)該模型進(jìn)行了二次開發(fā)，并對(duì)模型進(jìn)行了相關(guān)的驗(yàn)證。
　　4.按照實(shí)際巷道尺寸，建立研究區(qū)域的巷道掘進(jìn)數(shù)值模型。分別對(duì)裸巷、常規(guī)支護(hù)巷道以及長(zhǎng)錨桿—U型鋼—底部鋼管梁耦合支護(hù)下

4、巷道的穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，并引入同時(shí)考慮壓剪破壞和拉伸破壞的區(qū)域安全度分析方法對(duì)3種情況下巷道圍巖安全等級(jí)進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。而后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)變形情況和收斂監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)確定了方案的可行性，可以維持巷道的長(zhǎng)期穩(wěn)定。
　　5.立足金川深部巷道支護(hù)工程，研究深部巷道圍巖變形規(guī)律和支護(hù)體系的破壞特征，結(jié)合松動(dòng)圈測(cè)試提出深部巷道耦合支護(hù)方式，通過(guò)數(shù)值分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合，分析了優(yōu)化支護(hù)方式的支護(hù)效果，不論是數(shù)值試驗(yàn)還是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)都證明了優(yōu)化支護(hù)可以