深部巷道復(fù)合圍巖變形特性與耦合控制技術(shù)研究.pdf

1、深部巷道復(fù)合圍巖是由各薄巖層構(gòu)成的復(fù)合巖體,由于圍巖賦存條件和應(yīng)力環(huán)境的復(fù)雜性,普通的錨噴支護(hù)很容易失效,巷道難以維護(hù)。本論文圍繞深部巷道復(fù)合圍巖的變形破壞演化過程和特性,并以安徽省淮南市朱集西煤礦深部工程為背景,綜合運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬、相似材料模型試驗(yàn)等手段,對深部巷道復(fù)合圍巖變形特性與耦合控制技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,以揭示深部巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及復(fù)合圍巖的穩(wěn)定性演化規(guī)律,分析研究深部巷道復(fù)合圍巖變形破壞特點(diǎn)與變形破壞機(jī)理,最終提出相

2、應(yīng)的巷道耦合控制技術(shù)與對策。
　　論文獲得了以下主要研究成果:
　　(1)通過實(shí)驗(yàn)室?guī)r樣試驗(yàn)確定了朱集西礦巖體的物理力學(xué)基本參數(shù),為數(shù)值模擬和相似模型試驗(yàn)研究提供了數(shù)據(jù)參考。
　　(2)根據(jù)單因素試驗(yàn)方法,通過對深部巷道復(fù)合圍巖的變形破壞規(guī)律和特性的數(shù)值模擬,分析得出了埋深、側(cè)壓力系數(shù)和巖體弱化條件對巷道復(fù)合圍巖變形破壞的影響。結(jié)果表明,巷道埋深水平的增加對巷道圍巖的變形量和圍巖破壞深度的影響較大;圍巖的破壞形式的變化

3、受垂直于巷道走向的水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值的影響較大;巖體弱化條件對巷道的破壞深度和變形量影響均較大。
　　(3)提取不同計(jì)算平衡步下的巷道圍巖變形破壞應(yīng)力、應(yīng)變和塑性破壞區(qū)分布,分析得到深部巷道復(fù)合圍巖在無支護(hù)作用下的圍巖破裂發(fā)展的基本規(guī)律和變形特性,也為耦合控制方案的提出提供了依據(jù)。
　　(4)對深部復(fù)合圍巖在不同支護(hù)參數(shù)下圍巖變形破壞的數(shù)值模擬,分析得出不同支護(hù)參數(shù)下的支護(hù)結(jié)構(gòu)對圍巖的控制作用特點(diǎn);在耦合控制理論和數(shù)值

4、模擬的基礎(chǔ)上結(jié)合支護(hù)參數(shù)公式計(jì)算,提出了深部巷道復(fù)合圍巖的耦合控制技術(shù)方案,即方案一:預(yù)留變形+錨網(wǎng)噴初次支護(hù)+全斷面高強(qiáng)度格柵拱架混凝土結(jié)構(gòu)與預(yù)應(yīng)力錨索二次支護(hù)+二次注漿加固,方案二:預(yù)留變形+錨網(wǎng)噴初次支護(hù)+U型鋼支架與預(yù)應(yīng)力錨索二次支護(hù)+二次注漿加固,以保證深部巷道圍巖的穩(wěn)定。
　　(5)針對深部巷道復(fù)合圍巖耦合控制技術(shù)方案,采用數(shù)值模擬的方法研究其變形和受力特點(diǎn),并利用實(shí)驗(yàn)室相似材料模型試驗(yàn)對方案二進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M,通過對數(shù)值