極破碎大變形煤巖體巷道變形機(jī)理及支護(hù)研究.pdf

1、目前，復(fù)雜條件下的軟巖巷道穩(wěn)定性控制已成為當(dāng)今地下巷道工程中最為復(fù)雜的難題，嚴(yán)重制約著礦井開采的高產(chǎn)、高效、低耗及安全生產(chǎn)水平，阻礙著礦井開采的健康可持續(xù)發(fā)展。在中國(guó)煤礦的地下開采過程中，存在大量的軟巖巷道，其圍巖賦存的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，特別是極破碎軟弱煤巖體巷道，其圍巖巖性結(jié)構(gòu)、水理特性及應(yīng)力分布環(huán)境等復(fù)雜多變，導(dǎo)致該類巷道破壞機(jī)制存在多樣性，且以往針對(duì)于煤巖體巷道的圍巖破壞機(jī)理與支護(hù)控制理論研究的條件和側(cè)重點(diǎn)都不盡相同。因此，針對(duì)特

2、定地質(zhì)條件下的極破碎大變形煤巖體巷道進(jìn)行圍巖變形破壞力學(xué)機(jī)理及其支護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)維護(hù)該類巷道的圍巖穩(wěn)定性控制具有重要的理論意義和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用價(jià)值。
　　論文以貴州木孔煤礦11301綜采工作面運(yùn)輸順槽為工程背景，以國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51574122）為依托，根據(jù)其圍巖賦存特點(diǎn)，系統(tǒng)地分析得出了圍巖變形破壞特征及其力學(xué)失穩(wěn)機(jī)理，采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、理論分析、數(shù)值模擬以及現(xiàn)場(chǎng)工程試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法開展研究，提出了能有效維護(hù)該

3、類巷道穩(wěn)定的控制性對(duì)策及最優(yōu)支護(hù)方案。對(duì)此，本文主要在以下方面進(jìn)行了研究：
　?。?）通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和實(shí)測(cè)，調(diào)取了礦井地質(zhì)資料、11301綜采工作面運(yùn)輸順槽圍巖巖層柱狀圖及其斷面支護(hù)形式及參數(shù)，跟蹤調(diào)查了原支護(hù)斷面的巷道圍巖變形破壞特點(diǎn)、支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞情況及現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)巷道圍巖內(nèi)部裂隙發(fā)育狀況，總結(jié)得出巷道圍巖的破壞特征和圍巖體破碎情況。
　?。?）針對(duì)11301綜采工作面運(yùn)輸順槽圍巖體進(jìn)行了X衍射試驗(yàn)、點(diǎn)載荷強(qiáng)度試驗(yàn)和巖石崩解性試

4、驗(yàn)等一系列基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，分別探明了圍巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)裂隙發(fā)育情況、圍巖礦物成份、圍巖體力學(xué)強(qiáng)度和水理特性，為巷道支護(hù)方案的確定奠定了理論基礎(chǔ)。
　?。?）通過綜合分析影響巷道圍巖變形破壞的各個(gè)因素，建立了頂板、兩幫力學(xué)失穩(wěn)模型，并結(jié)合底板嚴(yán)重的底臌現(xiàn)象，得出了原支護(hù)結(jié)構(gòu)下巷道圍巖力學(xué)失穩(wěn)機(jī)理、圍巖失穩(wěn)判定條件及底板底鼓量估算表達(dá)式。
　　（4）基于破碎極不穩(wěn)定巷道圍巖的控制對(duì)策和“疊加壓縮拱”理論，提出了以“長(zhǎng)、短錨索”為主體的聯(lián)合