深井高应力软岩巷道围岩稳定性控制研究

摘要

国家对一次能源消耗量不断增加，直接导致煤炭企业开采力度加大，同时也导致了煤矿开采深度不断增大，致使有些煤矿开采深度已超过千米。深井巷道所处应力水平不断增大，巷道矿压显现剧烈，围岩变形严重，围岩变形呈现出软岩的特征，巷道支护变得越来越困难。传统的巷道支护结构和支护参数已不能适应深井高应力软岩巷道的变形规律，现有的深井巷道控制对策不成熟，这使得巷道围岩稳定性得不到有效控制，巷道不断返修甚至废弃，造成了巨大的经济损失。如何有效地控制深井高应力软岩巷道的围岩变形，已成为煤炭开采急需解决的难题。
　　本文采用现场实测、理论分析、正交试验及数值模拟等方法，对深井高应力软岩巷道围岩变形规律和围岩力学特征进行分析研究。通过现场实测分析，巷道表面围岩位移量呈指数函数增长，巷道顶底板是控制的重点，巷道深部围岩的松动圈为2.5～3m。运用粘弹性力学理论对深井高应力软岩巷道围岩力学特征进行分析，得出巷道围岩任一点变形位移和变形速率公式。运用Flac3D数值模拟软建立应变软化三维数值模拟模型，对应变软化模型巷道开挖应力场、位移场和塑性破坏区进行分析研究，确定深井高应力软岩巷道围岩的变形破坏特征。针对巷道的破坏特征提出了锚网索刚柔耦合及围岩整体加固+底板锚注支护技术，利用正交试验、Flac3D数值模拟以及理论分析，确定了合理地适应深井软岩巷道支护结构及支护参数。根据得出的巷道支护结构和支护参数进行了现场试验，试验结果表明-850矸石暗斜井采用优化后的支护结构及支护参数，可以有效地控制了巷道围岩变形，保证了巷道围岩的稳定，将围岩变形有效地控制在合理的范围之内，为今后类似地质条件下深井高应力软岩巷道的支护，提供了重要的参考价值。

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1 绪论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 国内外深部开采及支护研究现状

1.3 深井高应力软岩巷道支护及稳定性存在的主要问题

1.4 研究的主要内容、方法及技术路线

2 深井高应力软岩巷道围岩变形规律及影响因素分析研究

2.1 -850行人暗斜井地质概况

2.2 深井高应力软岩巷道的判定

2.3 深井高应力软岩围岩变形规律分析研究

2.4 深井高应力软岩巷道围岩稳定性影响因素分析研究

2.5 本章小结

3 深井高应力软岩巷道围岩力学特征及稳定性控制对策

3.1 深井高应力软岩巷道围岩力学特征理论分析

3.2 深井高应力软岩巷道围岩变形破坏机理研究

3.3 深井高应力软岩巷道围岩稳定性控制对策

3.4 本章小结

4 深井高应力软岩巷道支护参数优化设计研究

4.1 深井高应力软岩巷道锚网索支护正交试验设计研究

4.2 深井高应力软岩巷道注浆加固优化设计研究

4.3 深井高应力软岩巷道底臌控制技术研究

4.4 本章小结

5 巷道支护效果监测分析

5.1 -850矸石暗斜井支护概况

5.2 巷道支护效果监测及数据分析

5.3 本章小结

6 主要结论及建议

6.1 主要结论

6.2 存在的问题及建议

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要研究成果