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高应力区泥质软岩巷道变形控制技术研究

【摘要】:随着煤矿开采深度的增加,高应力下的软岩安全巷道施工及其变形控制是实现煤矿安全高效开采的重点与难点问题之一,所以,通过分析巷道围岩特性、围岩应力状态以及变形破坏机理基础上,研究确定有效控制巷道变形的差异化支护技术及手段,对于实现煤矿安全高效生产与企业可持续发展意义重大。 以林南仓矿-650m轨道石门和回风石门为背景,通过分析该矿泥质软岩巷道的变形规律,除水文、地质构造等外部条件外,同时对围岩微观结构进行分析,结合典型岩样的扫描电镜、透射电镜和X射线衍射结果,通过围岩变形力学计算及地应力测量分析,确定了巷道围岩变形机理,为支护参数的设定提供了科学依据;采用等代圆的Salencon公式和FLAC3D模拟计算,得出巷道稳定性支护强度分别为0.2MPa、0.5MPa和1.0MP以上,提出了包括常规锚喷、架棚壁后充填和混凝土浇筑等差异化联合支护体系,其中帮锚索强化、锁腿锚杆、浅拱底梁和双层布筋均是对现有技术的有益改进;在工程应用之后进行矿压观测分析,采用“十字布线”和钻孔窥视的方法分别对巷道的表面位移收敛和巷道内部围岩裂隙分布规律进行支护效果分析,通过多点位移计了解巷道深部围岩变化情况,测力锚杆及锚杆(索)测力计则能直观得出巷道围岩的受力情况,为工程应用的实际效果提供了可靠数据,同时为今后矿区软岩巷道支护的矿压科学观测奠定了现实基础。 在林南仓矿-650m轨道石门和回风石门的现场测定分析表明,经过采用常规锚喷支护、U型钢注浆支护、壁后充填支护、浅拱底梁支护及钢筋混凝土浇筑支护等差异化支护的巷道,围岩变形得到根本控制,巷道很快达到整体稳定,验证了差异化支护的合理性与可行性。

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