高應(yīng)力下巷道底鼓機(jī)理及其錨固技術(shù)研究.pdf

1、近些年，隨著我國(guó)煤炭開(kāi)采逐漸走向深部，地應(yīng)力相應(yīng)增大，而由于巷道設(shè)計(jì)及布置過(guò)程中其深度、方位和傾角受到煤層賦存特征和礦井設(shè)計(jì)的約束，導(dǎo)致布置在地下巖層內(nèi)的巷道處于不利的復(fù)雜圍巖應(yīng)力環(huán)境之中，巷道礦壓顯現(xiàn)明顯，底鼓問(wèn)題日趨嚴(yán)重，從而暴露出許多影響煤礦安全生產(chǎn)的問(wèn)題，嚴(yán)重影響了礦山的安全生產(chǎn)。因此，研究巷道底鼓的機(jī)理、防治措施等問(wèn)題，對(duì)于保障我國(guó)深部資源安全開(kāi)采，提高開(kāi)采作業(yè)人員安全有著重大的理論意義和實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。
　　論文結(jié)合

2、常村礦S6采區(qū)1?；仫L(fēng)上山圍巖條件、地應(yīng)力與巖石力學(xué)測(cè)試結(jié)果，通過(guò)力學(xué)理論分析、相似模擬試驗(yàn)、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)等方法進(jìn)行了高應(yīng)力下巷道底機(jī)理、防治措施等問(wèn)題的研究。主要研究結(jié)論為：
　　（1）以彈塑性力學(xué)理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用廣義平面應(yīng)變問(wèn)題和統(tǒng)一強(qiáng)度理論對(duì)處于三向地應(yīng)力環(huán)境下的開(kāi)挖巷道圍巖體進(jìn)行彈塑性破壞力學(xué)解析，推導(dǎo)出了三向地應(yīng)力環(huán)境下巷道底板圍巖彈塑性區(qū)應(yīng)力與塑性破碎范圍的方程，同時(shí)借助力學(xué)解析結(jié)論，結(jié)合常村礦區(qū)地應(yīng)力原位探

3、測(cè)分析結(jié)果，運(yùn)用算例對(duì)巷道底板圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，揭示了巷道自身?xiàng)l件、軸向主應(yīng)力等對(duì)底板圍巖穩(wěn)定性的影響，并計(jì)算得出了常村礦S6采區(qū)1?；仫L(fēng)上山底板圍巖的塑性破碎區(qū)范圍及各應(yīng)力值，為后面的底鼓治理技術(shù)研究提供了可靠的力學(xué)理論基礎(chǔ)；
　?。?）以矩形巷道底板錨固圍巖體為研究對(duì)象，根據(jù)力學(xué)理論中梁的有關(guān)假定建立了底板水平梁的力學(xué)分析模型，并對(duì)其在無(wú)支護(hù)及錨桿不同支護(hù)條件下進(jìn)行力學(xué)解析，揭示了錨桿控制底鼓的力學(xué)機(jī)理，同時(shí)借助其力學(xué)解

4、析結(jié)論對(duì)影響巷道底鼓的諸因素進(jìn)行算例分析，得知控制巷道底鼓的關(guān)鍵性問(wèn)題；
　　（3）結(jié)合已獲取的現(xiàn)場(chǎng)巷道圍巖資料，以常村礦S6采區(qū)1?；仫L(fēng)上山為工程背景進(jìn)行相似模擬試驗(yàn)，分析了巷道底板在無(wú)支護(hù)和采取底錨措施后底板圍巖應(yīng)力分布和變形破壞特征，揭示了巷道產(chǎn)生底鼓的直接原因是由于底板在綜合應(yīng)力作用下一直處于高應(yīng)力狀態(tài)，且在水平應(yīng)力的作用下，兩底角的圍巖體相對(duì)向巷內(nèi)擠壓錯(cuò)動(dòng)，錯(cuò)動(dòng)帶與底板成35°左右，同時(shí)對(duì)無(wú)支護(hù)與采取底錨措施后的模擬結(jié)果

5、、相似模擬結(jié)果與力學(xué)理論解析結(jié)果進(jìn)了行對(duì)比分析，得知采取底錨措施后底鼓量比無(wú)支護(hù)減少了近49.6％，并通過(guò)綜合分析，認(rèn)為力學(xué)理論解析結(jié)果與相似模擬試驗(yàn)結(jié)果基本相接近；
　?。?）提出了一種治理底鼓的混凝土反拱組合結(jié)構(gòu)，同時(shí)根據(jù)力學(xué)理論及有關(guān)假定，建立了錨桿-混凝土反拱組合結(jié)構(gòu)底鼓控制的力學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行了力學(xué)解析，揭示了其控制底鼓的力學(xué)機(jī)理，隨后借助力學(xué)解析結(jié)論，結(jié)合常村礦S6采區(qū)1＃回風(fēng)上山具體情況，運(yùn)用算例分析了錨桿-混凝土

6、反拱組合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并建立了錨桿-混凝土反拱組合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性條件方程；
　　（5）結(jié)合常村礦S6采區(qū)1?；仫L(fēng)上山具體情況，提出了常村礦S6采區(qū)1＃上山底鼓治理對(duì)策與設(shè)計(jì)支護(hù)方案，通過(guò)對(duì)錨桿-混凝土反拱組合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性判別，證實(shí)了混凝土反拱組合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且參數(shù)設(shè)計(jì)合理，通過(guò)對(duì)支護(hù)方案數(shù)值模擬分析，認(rèn)為支護(hù)結(jié)構(gòu)未超過(guò)極限載荷，且底鼓量為135mm，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)反饋的底錨巷道底鼓量為182～194mm，與相似模擬試驗(yàn)結(jié)果（243.93m