18431.煤礦深部開(kāi)采巷道圍巖變形破壞特征試驗(yàn)研究及其控制技術(shù)

1、I摘要隨著深部煤炭資源的不斷開(kāi)發(fā)以及深部礦井的建設(shè)，高地應(yīng)力問(wèn)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(kāi)采的巷道支護(hù)理論及技術(shù)在深部開(kāi)采巷道圍巖受高應(yīng)力狀態(tài)下很難適應(yīng)巷道圍巖的穩(wěn)定及支護(hù)問(wèn)題，給巷道圍巖穩(wěn)定性及井巷施工安全提出了新的研究課題。因此，對(duì)深部開(kāi)采巷道圍巖變形破壞特征以及對(duì)其支護(hù)加固技術(shù)等問(wèn)題的研究顯得尤為重要和迫切。以此為出發(fā)點(diǎn)，本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“深部巷道圍巖變形、破壞全過(guò)程及穩(wěn)定控制機(jī)理”（506

2、74083）、山東鄆城煤礦委托項(xiàng)目“深井高應(yīng)力巷道圍巖破壞機(jī)理與控制技術(shù)的研究”及山東鄆城煤礦埋深900m的井下掘進(jìn)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(guò)相似材料模擬、理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及工程實(shí)踐等手段對(duì)煤礦深部開(kāi)采巷道圍巖變形破壞特征開(kāi)展了試驗(yàn)研究，提出了適合于煤礦深部開(kāi)采巷道圍巖支護(hù)技術(shù)和方法。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：利用大尺度三維地下工程綜合模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)煤礦深部開(kāi)采條件下

3、的巷道開(kāi)展了“先加載，后開(kāi)挖”的相似材料模擬試驗(yàn)。采用自行設(shè)計(jì)制作的氣壓芯模支護(hù)結(jié)構(gòu)、可縮支護(hù)結(jié)構(gòu)及無(wú)支護(hù)模擬了不同支護(hù)方式下的巷道圍巖的破壞特征，利用主方向應(yīng)變傳感器獲得了試驗(yàn)加載過(guò)程中的荷載傳遞規(guī)律和巷道圍巖周圍主應(yīng)力大小及其方向的演化規(guī)律，采用位移計(jì)獲得了有支護(hù)和無(wú)支護(hù)巷道圍巖的收斂變形規(guī)律；分析了相似材料模擬試驗(yàn)獲得的深部高水平應(yīng)力條件下不同支護(hù)形式的巷道圍巖破壞特征，研究了巷道圍巖內(nèi)部和掘工作面的主應(yīng)力大小及方向演化與巷道圍巖