18431.煤礦深部開采巷道圍巖變形破壞特征試驗研究及其控制技術(shù)

1、I摘要隨著深部煤炭資源的不斷開發(fā)以及深部礦井的建設(shè)，高地應(yīng)力問題的出現(xiàn)成為危及井巷工程圍巖體安全的主導因素，淺部開采的巷道支護理論及技術(shù)在深部開采巷道圍巖受高應(yīng)力狀態(tài)下很難適應(yīng)巷道圍巖的穩(wěn)定及支護問題，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，對深部開采巷道圍巖變形破壞特征以及對其支護加固技術(shù)等問題的研究顯得尤為重要和迫切。以此為出發(fā)點，本文結(jié)合國家自然科學基金面上項目“深部巷道圍巖變形、破壞全過程及穩(wěn)定控制機理”（506

2、74083）、山東鄆城煤礦委托項目“深井高應(yīng)力巷道圍巖破壞機理與控制技術(shù)的研究”及山東鄆城煤礦埋深900m的井下掘進巷道為工程背景，以采礦學、巖體力學、彈塑性力學、斷裂力學等理論為基礎(chǔ)，通過相似材料模擬、理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場實測及工程實踐等手段對煤礦深部開采巷道圍巖變形破壞特征開展了試驗研究，提出了適合于煤礦深部開采巷道圍巖支護技術(shù)和方法。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：利用大尺度三維地下工程綜合模擬實驗系統(tǒng)對煤礦深部開采條件下

3、的巷道開展了“先加載，后開挖”的相似材料模擬試驗。采用自行設(shè)計制作的氣壓芯模支護結(jié)構(gòu)、可縮支護結(jié)構(gòu)及無支護模擬了不同支護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加載過程中的荷載傳遞規(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，采用位移計獲得了有支護和無支護巷道圍巖的收斂變形規(guī)律；分析了相似材料模擬試驗獲得的深部高水平應(yīng)力條件下不同支護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