安居煤矿深部巷道地应力分布特征与围岩稳定性控制

摘要

随着矿井开采深度的增加，巷道及采场的地应力水平也越来越高，软岩巷道地压显现剧烈、巷道围岩破坏严重，深部高应力软岩巷道的支护问题越来越突出，研究深部高应力软岩巷道变形破坏特征、地应力方向对巷道围岩稳定及巷道稳定性控制技术有着重要的意义。
　　安居煤矿属典型的千米深井，部分巷道在软岩中掘进，巷道埋深大且有地质构造影响造成的高地压现象已开始初步显现，顶板出现较大变形，底板产生底鼓。
　　本文结合安居煤矿深部巷道的变形特点与破坏特征，采用理论分析、数值模拟与现场原岩应力实测相结合的综合研究方法，获得了安居煤矿巷道围岩的原岩应力分布特征，采用大型岩土类三维分析软件3D-FSM(·) DDM间接边界元数值模拟工具研究了大采深巷道围岩稳定性控制技术，主要研究内容如下:
　　(1)对井下巷道钻孔采取的岩样进行了岩石物理力学试验，获得了天然抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、弹性模量、泊松比、块体密度和吸水率等物理力学参数，并对砂质泥岩的矿物成分进行了电镜分析。
　　(2)确定了原岩应力场的第一主应力为水平应力，水平应力普遍大于垂直应力，最大水平应力值大小为33.19～36.69MPa，最大水平应力的方向为117.53°～130.01°，最大水平主应力为垂直应力的1.38～1.62倍，最大水平主应力为最小水平主应力的1.43～1.59倍，即σhmax=1.43～1.59σhmin。
　　(3)采用大型岩土类三维分析软件3D-FSM(·) DDM间接边界元数值模拟工具，对深部巷道围岩应力场、位移场及破坏特征进行了研究，获得了高地应力条件下大采深巷道围岩应力分布、变形移动及破坏规律，揭示了大采深巷道围岩的力学特征。
　　(4)采用数值分析方法，获得了模拟巷道锚索加强支护的关键部位，该巷道锚索加强支护的关键部位为巷道顶部及右帮部，基于地应力实测参数数值模拟获取锚索加强支护关键部位的方法是有效可行的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容及技术路线

2 安居煤矿地应力分布特征试验研究

2．1 工程地质条件概况

2．2 深部巷道围岩物理力学试验研究

2．3 安居煤矿深部并巷地应力测试研究

2．4 本章小结

3 地应力对巷道围岩稳定性影响研究

3．1 水平应力对巷道的破坏机理

3．2 水平应力对巷道稳定性影响的数值模拟研究

3．3 安居煤矿巷道布置稳定性评价

3．4 本章小结

4 安居煤矿深部巷道控制技术研究

4．1 深部巷道围岩应力演化与变形破坏特征

4．2 基本支护方案选择

4．3 支护控制方案数值分析评价

4．4 加强支护的关键部位确定

4．5 加强支护后巷道围岩的变形破坏特征

4．6 深部巷道围岩控制现场矿压监测研究

4．7 本章小结

5 主要结论与展望

5．1 结论

5．2 主要创新点

5．3 展望

致谢

参考文献