王庄煤矿厚煤层破碎围岩巷道注浆加固技术研究

摘要

王庄煤矿5216工作面运巷由于围岩岩性差、强度低,煤柱留设不合理,巷道掘进和服务期间受侧向高支承压力影响、巷道开挖扰动、工作面采动等多重影响,应力大、围岩破碎,断面严重变形,无法满足回采期间巷道正常使用,严重影响工作面安全生产。本文针对上述工程中出现的问题,以巷道生产地质条件为基础和研究背景,综合采用理论分析、数值模拟、实验室实验和现场工业性试验等方法,主要研究了以下内容:
　　(1)通过数值模拟研究了巷道在掘巷前应力环境,掘巷后和本工作面回采期间巷道应力、位移和塑性区分布规律,揭示了特定条件下巷道围岩变形破坏原因和特征。
　　(2)通过对实验巷道变形破坏原因及特征的研究,并基于注浆固结体力学实验结果和分析,揭示了实验巷道注浆加固作用机理:顶板、煤柱帮浅部注浆能固结浅部破碎围岩,改善力学性能,提高其承载能力,并与锚固区形成共同承载结构,从而控制深部围岩的变形移动;顶板深部注浆能提高顶板岩层间层理弱面力学参数,防止顶板岩层间发生剪切错动而造成的锚索失效。提出了采用注浆加固破碎围岩的稳定控制技术。
　　(3)提出了不同的注浆加固方案,并对比分析确定采用浅部注浆和注浆锚索深部注浆相结合的注浆加固方案,该方案巷道破碎围岩稳定控制效果显著。
　　(4)现场试验表明,采用高水材料浅部注浆结合中空注浆锚索的注浆加固方案,有效解决了受侧向支承压力和超前支承压力影响下破碎围岩巷道变形严重、支护困难的问题,巷道围岩稳定控制效果显著,满足了本工作面回采的需要。
　　通过本课题的理论研究及工程实践,为类似条件下巷道加固技术提供了理论依据及有效的技术途径。

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变量注释表

1 绪论

1.1研究背景及意义(Background andSignificanceof The Research)

1.2注浆加固技术研究现状(The Research Status of Grouting Technique)

2 试验巷道生产地质条件

2.1地质条件(Geological Condition)

2.2原支护参数(Primary Support Parameters)

2.3巷道矿压显现现状(Current Situation of Strata Behaviors)

3 5216运巷变形破坏机理分析

3.1数值模拟计算模型(Numerical Computation Model)

3.2掘巷前煤体应力分布规律(Stress Distribution Before The Roadway Drifting)

3.3掘巷后巷道围岩应力与变形规律(Stress and Deformation Law of Surrounding RockAfter Drifting)

3.4回采期间巷道围岩应力与变形规律(Stressand Deformation Lawof Surrounding Rock DuringThe Recovery)

3.5巷道变形破坏原因分析(Analysis of theReason of Deformation Failure)

3.6巷道变形破坏特征（RoadwayDeformation andFailure Characteristics）

3.7本章小结(Brief Summary)

4 巷道注浆加固技术

4.1高水材料破碎煤体固结强度分析(Analysis onFractured CoalConsolidationStrength of ZKD)

4.2浅部注浆加固作用机理(TheMechanism ofShallow Grouting Reinforcement)

4.3中空注浆锚索作用机理(The Mechanism of Hollow Grouting Anchor Cable)

4.4注浆加固方案确定(Determination ofGrouting Reinforcement Scheme)

4.5本章小结(Brief Summary)

5 工业性试验

5.1注浆材料选择(Selection of GroutingMaterial)

5.2 注浆加固参数(Grouting Reinforcement Parameters)

5.4 注浆加固效果评价(Evaluation on Grouting Reinforcement Effect)

6 结论

参考文献

作者简历

一、基本情况

二、获奖情况

三、研究项目

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