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千米垂深蠕变围岩巷道全断面加固技术研究

【摘要】:煤炭是宝贵的不可再生资源,随着浅部煤炭资源的消耗殆尽,向深部开采煤炭资源是煤炭行业的发展趋势之一。本课题对深部软岩巷道支护方面的研究,正是深部煤炭资源开采的工程实例。深部软岩巷道由于长时间处在复杂应力环境中,围岩的变形情况较浅部矿井要严重得多,底臌问题更是如此。其变形机理的研究由于不能照搬照抄浅部巷道的研究方法,所以必须紧贴实际作出适当的调整以适应巷道变形的特征。但目前针对深部软岩巷道支护的研究主要集中在帮顶的支护,对巷道底臌的研究甚少。因此研究深部软岩巷道全断面加固技术是有必要的。本文正是通过在一次支护即帮顶支护的基础上,设计研究二次支护,对巷道底板进行加固从而达到全断面加固的目的。论文采用理论分析、现场实测、数值模拟和实测分析的综合研究方法,以2018年度科学技术项目“千米垂深蠕变围岩巷道低耗高强高效支护工艺研究”为工程背景,研究了巷道的全断面锚固加固技术。围绕论题,本论文的主要研究工作如下:(1)通过对深部软岩巷道围岩的弹塑性分析,得到了软岩巷道的流变机制和运动规律,在分析了深部高应力软岩巷道底部变形因素及机理的基础上,提出了治帮先治底的思路,并基于现代力学原理,对底板变形控制机理进行了研究。(2)以注浆料和巷道围岩的现场工业试验为基础,结合巷道支护的理论,设计出一种用于加强巷道底板的支护方案。(3)在Abaqus数值模拟结果的基础上对巷道全断面加固前后的应力和位移进行定性和定量分析,并通过对比现场监测结果验证底板加固方案的有效性与合理性。本研究提出的支护设计方案对大幅减小千米垂深巷道的变形、降低巷道支护成本、提高巷道的掘进效率,具有广泛的推广及应用前景。也为其他深软岩巷道的支护提供了一定的参考价值。图63 表21 参65。

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