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淮南矿区千米深井大断面软岩巷道群锚支护机理研究

【摘要】:我国中东部地区是经济发达地区,能源需求量大。随着浅部煤炭资源开发殆尽,淮南矿区主要规划和开采800m以深的煤炭资源,煤层赋存环境以石炭二叠系为主,为海陆交替相碎屑性沉积地层,地壳运动比较活跃,板块褶皱、断层多,由此带来的大断面软岩巷道工程量大。通过对淮南矿区深部巷道工程地质特征分析、群锚支护机理研究,提出支护参数优化设计方法,以张集矿二水平水泵房硐室为工程背景,采用数值计算和现场实测方法对软岩巷道群锚支护进行了分析,得出以下结论:(1)淮南矿区深井巷道所处岩层强度分布不均匀,实际掘进过程中岩性变化大,构成复杂。按工程类比法设计不同巷道的支护,参数差异较小,巷道变形特征表现为变形量大、初期变形速率大、空间效应明显、顶板两帮底鼓变形剧烈、应力扰动敏感等。(2)群锚对围岩体具有壁面约束效应、锚固体承载环效应、锚杆(索)分层承载效应、松散破裂岩体楔固效应。软岩巷道群锚支护后通常存在破裂膨胀稳定区、应变软化区、塑性区和弹性区的分层特征,控制围岩稳定性应以加固巷道壁面浅部破裂膨胀区和应变软化区,激发其成为承载结构,控制塑性区范围向深部围岩扩展的原则。(3)深井软岩巷道支护设计应依次从地质力学、巷道空间位置、围岩与支护耦合作用方面逐步优化。对高应力软岩、含膨胀类成分软岩和极软岩,首先应分类采用不同的支护策略,从而进行具体参数设计。(4)由数值计算可知,锚索间排距为0.6m-1.0m群锚效应明显,有利于围岩的稳定。由现场实测可知,通过加密锚杆、锚索间排距,强化承压环结构的自身承载力,获得了较好的支护效果,巷道围岩变形速率小于lmm/d,确保了水泵房硐室围岩稳定。图[37]表[4]参[68]

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