软岩巷道锚喷与锚索联合支护技术的研究与应用

摘要

软岩工程问题早在上个世纪60年代就被作为世界性难题提出来了,特别是在煤矿的安全建设和生产中长期困扰着工程技术人员。在工程实践中,软岩最大的问题是塑性变形大,难以支护或支护成本太高。为了研究松软破碎软岩巷道变形破坏机理和开挖后支护方法,基于前人已有研究成果的基础上通过理论分析、有限元数值模拟和现场应用于工程实践的研究方法,对松散破碎软岩巷道联合支护技术系统进行了分析和验证。
　　论文首先对软岩巷道围岩变形破坏特点及其影响因素进行了分析,对二区胶带带巷道松软围岩力学特性进行了研究,分析了变形破坏机制。巷道大变形的原因与工程地质条件不利有关。根据对现场的地质调查和对巷道围岩岩性的分析可知,巷道围岩以泥岩、铝制泥岩、砂质泥岩为主,易吸水潮解,可塑性和膨胀性较大,再加上围岩层理发育,导致围岩强度普遍较低,自承力较差,容易发生失稳变形。
　　根据二区胶带巷围岩松、软、破、碎的地质特性,提出了提出了合理的支护原则,即及时支护与二次支护的原则。即在巷道开挖后,围岩受风化和水的影响,强度损失很快,必须及时进行支护,用喷射混凝土封闭围岩表面,防止围岩风化潮解。软岩巷道初期变形量大、变形速度快,一次支护难以成功。初次支护提高围岩残余强度,不至于产生过度膨胀变形。在围岩变形稳定后进行二次支护,提供最终支护强度和刚度,保证巷道长时间的稳定性。
　　运用有限元软件ANSYS对锚喷加锚索的联合支护方案进行数值模拟分析,研究了巷道的断面设计,对比分析了围岩在不同的支护条件下的应力、位移和塑性区变化特点,数值模拟分析结果显示该支护方案满足巷道围岩稳定性的要求。通过对巷道现场的监测结果同理论分析和数值模拟的结果进行比较分析,得出三者的巷道围岩变形量和变形规律是基本一致的。锚喷加锚索联合支护可以显著提高围岩的强度和承载能力,符合工程实际需要。

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1绪论

1.1研究的目的和意义

1.2国内外软岩工程研究现状

1.3 软岩巷道支护理论

1.4 研究的内容、技术路线及方法

2 矿区工程地质条件概况

2.1井田位置

2.2井田地质

2.3本章小结

3 软岩巷道破坏机理分析

3.1软岩的定义

3.2软岩的分类

3.3 软岩的工程特性及力学属性

3.4巷道破坏原因

3.5本章小结

4 软岩巷道支护原理与技术的分析

4.1 软岩巷道支护原理

4.2最佳支护时间和最佳支护时段

4.3软岩巷道支护原则

4.4巷道支护设计方法

4.5软岩巷道支护技术

4.6 软岩巷道支护施工工艺

4.6本章小结

5 软岩巷道锚喷与锚索联合支护数值模拟分析

5.1有限元理念及软件介绍

5.2软岩巷道支护模拟分析理论

5.4 本章小结

6 软岩巷道锚喷与锚索联合支护现场监控量测及分析

6.1监测的目的和内容

6.2巷道围岩变形量监测方法

6.3巷道围岩变形量测结果及分析

6.4本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢