西部礦區(qū)弱膠結(jié)軟巖巷道底臌控制研究.pdf

1、在西部煤礦開采中經(jīng)常遇到強(qiáng)度低、膠結(jié)差、遇水泥化的軟巖,即弱膠結(jié)軟巖,導(dǎo)致采用傳統(tǒng)的支護(hù)手段不能有效維持巷道的長(zhǎng)期穩(wěn)定,其中底臌是西部礦區(qū)巷道中最明顯破壞形式之一。
　　內(nèi)蒙古新上海廟一號(hào)煤礦112052皮帶順槽圍巖具有典型的西部弱膠結(jié)軟巖特征,底板圍巖遇水崩解、泥化嚴(yán)重且底臌強(qiáng)烈,本文通過對(duì)順槽圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)和水理性質(zhì)分析,并采用物理相似模擬、FLAC3D數(shù)值模擬以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相結(jié)合的研究方法,針對(duì)底臌的發(fā)生機(jī)理、影響因素以及

2、格柵連續(xù)墻+底板注漿錨索的支護(hù)作用機(jī)理進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的巖樣進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試,得知112052皮帶順槽的頂?shù)讕偷膰鷰r強(qiáng)度都低于20MPa,用X衍射儀分析底板砂質(zhì)泥巖的礦物成分,發(fā)現(xiàn)底板圍巖富含高嶺石、伊利石、伊蒙混層等遇水膨脹的礦物成分,與我國(guó)中東部礦區(qū)同種巖石對(duì)比,112052皮帶順槽巖石的單軸抗壓強(qiáng)度和粘聚力都普遍低于中東部礦區(qū)的同種巖石。
　　(2)物理模擬試驗(yàn)研

3、究了無支護(hù)、頂幫錨固支護(hù)(底板無支護(hù))和格柵連續(xù)墻支護(hù)三種不同條件下的底板失穩(wěn)特征,判定底板破壞屬于剪切滑移破壞,由此建立了滑移型底臌的力學(xué)模型,進(jìn)而設(shè)計(jì)了格柵連續(xù)墻的支護(hù)參數(shù),最后綜合分析了巷道在這3種不同支護(hù)結(jié)構(gòu)下軟巖巷道圍巖的變形破壞規(guī)律,揭示了格柵連續(xù)墻支護(hù)有效控制底臌的機(jī)理。
　　(3)采用 FLAC3D數(shù)值模擬,研究了巷道處于不同支護(hù)條件下巷道的底板變形和塑性區(qū)范圍的變化規(guī)律,得出了格柵連續(xù)墻+底板注漿錨索支護(hù)是控制弱

4、膠結(jié)軟巖巷道底臌的理想支護(hù)方式的結(jié)論;當(dāng)巷道處于不同側(cè)壓系數(shù)下,隨著側(cè)壓系數(shù)的增大,圍巖變形量和塑性區(qū)范圍都明顯增大;當(dāng)巷道底板處于硬巖條件下時(shí),巷道圍巖變形與原巖條件下相比減小幅度達(dá)到50％~80%,塑性區(qū)范圍也明顯減小,說明巷道圍巖變形和塑性區(qū)范圍受側(cè)壓系數(shù)和底板巖性影響較大。
　　(4)對(duì)新上海一號(hào)煤礦112052皮帶順槽進(jìn)行了格柵連續(xù)墻+底板錨索注漿的工業(yè)性試驗(yàn),取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,證明了本文研究得出格柵連續(xù)墻+底板