软岩巷道底臌机理及底板锚注技术研究

摘要

巷道底臌问题一直制约着煤矿的安全生产。为满足日益增长的能源需求，我国在今后相当长的时间内面临的煤炭开采任务十分艰巨，然而经过长期大规模开采，条件较为优越的煤炭资源已近枯竭，这意味着今后的采掘工作将在高地应力、围岩条件较差的环境中进行。随着采深的增加和机械化程度的不断提高，所需巷道断面会不可避免地增大，底臌问题也将更为突出。
　　本论文在参考国内外对底臌机理分析和治理的基础上，分析了软岩巷道底臌特征，并对巷道底臌力学机理进行了分析，通过建立软岩巷道底臌的力学模型，计算出了塑性区范围的大小和支护载荷的强度；论文结合新桥矿-550m北翼轨道大巷底臌非常严重为背景，对巷道底板岩石进行了室内实验，为相似材料模拟和数值模拟的研究提供了依据。
　　通过采用相似材料模拟试验方法，研究了新桥矿北翼轨道大巷在采用原支护方式和在原支护基础上对底板进行锚注支护这两种不同支护条件下，不同水平载荷对巷道围岩的应力、位移和裂隙演化的影响效果。试验结果显示，当水平载荷达到29MPa时，锚网索喷+底板未支护这种原巷道支护条件下，巷道底臌强烈；而锚网索喷+底板锚注支护条件下，巷道表现非常稳定，围岩裂隙发育较为缓慢。
　　同时运用数值模拟软件，对在不同底板锚注深度和不同底板锚杆间排距的情况下，与原支护方式相比，对巷道围岩应力和位移的变化规律进行了研究。模拟结果表明，在底板塑性区范围内，锚注深度的影响效果比锚杆间排距的影响效果更加明显。
　　两种研究方法互为补充，较为完整地阐述了在此条件下底板锚注支护的合理性。结合工程实际表明，锚网索喷+底板锚注支护大大地减少巷道的位移量，提高了支护结构的承载能力，保证底板的长期整体稳定性，可有效地解决复杂条件下软岩巷道的底臌的问题。

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1 绪论

1.1 问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.3 存在问题

1.4 研究内容

1.5 技术路线图

2 软岩巷道底臌影响因素和力学机理分析

2.1 软岩的概念

2.2 软岩巷道底臌的特征

2.3 软岩巷道底臌的主要影响因素

2.4 软岩巷道底臌力学机理分析

2.5 本章小结

3软岩巷道底鼓的锚注支护治理研究相似模拟

3.1 相似模拟实验设计

3.2 两条对比巷道水平应力测试结果分析

3.3 锚网索喷+底板未支护巷道围岩变形破坏特征分析

3.4 锚网索喷+底板锚注支护巷道围岩变形破坏特征分析

3.5 本章小结

4 软岩巷道底鼓锚注支护控制技术的数值分析

4.1 FLAC3D原理简介

4.2 数值分析模型建立

4.3 数值结果分析

4.4 本章小结

5 软岩巷道底板锚注技术设计

5.1 巷道底板锚注支护介绍

5.2 注浆锚杆

5.3 浆液选择

5.4 注浆参数

5.5 施工工艺及设备

5.6 位移监测

5.7本章小结

6 结论与展望

参考文献

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