高应力软岩巷道破坏机理及锚注技术研究

摘要

开展煤矿高应力软岩巷道支护技术研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文以魏家地煤矿二号石门巷道返修工程为依托，采用理论分析、现场监测和FLAC-3D模拟相结合的方法，对高应力软岩巷道的围岩变形规律及其返修技术进行了研究。主要内容与结论有： （1）研究了高应力软岩巷道的变形破坏机理，分析了影响高应力软岩巷道稳定的主要因素。影响高应力软岩巷道稳定的主要因素有：巷道围岩的性质、巷道位置、埋深、地下水的作用、巷道的断面尺寸、掘进破岩方法、暴露时间、采动影响、构造应力影响以及支护方式等。高应力软岩巷道围岩变形具有流变性、大变形、难控制的特点。 （2）采用钻孔内窥仪完成了围岩松动圈范围测试研究，分析了二号石门巷道破坏的主要原因。完成了高应力软岩返修巷道的支护设计，确定采用锚杆（索）、锚注联合支护方案作为二号石门半煤岩巷道段的返修方案，给出了支护参数。 （3）设计了二号石门巷道的返修施工监测方案，采用信息化技术进行施工，进行了巷道变形、锚杆（索）受力规律监测研究。结果表明：高地应力软岩巷道的变形主要以两帮收敛和底鼓为主。锚索对控制巷道深部围岩变形有重要作用。注浆可以将松散围岩胶结成一个整体，使得锚杆和锚索成为全长锚固，可有效地控制围岩变形。 （4）采用FLAC-3D软件进行了全煤巷道段开挖施工过程三维仿真计算，分析了巷道围岩支护前后的变形演化规律，研究了巷道变形与巷道掘进工作面距离之间的关系，讨论了二号石门巷道施工对邻近巷道稳定性的影响规律，建议了二号石门巷道合理的施工措施。

目录

文摘

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声明

1绪论

1.1问题提出及研究的意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

1.2.2国外研究现状

1.3研究内容及技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线

2高应力软岩巷道变形破坏机理及其支护理论研究

2.1高应力软岩的变形破坏机理及特征

2.1.1高应力软岩的定义

2.1.2高应力软岩变形机理

2.1.3高应力软岩巷道破坏特征

2.2高应力软岩巷道支护原则和支护对策

2.2.1支护原则

2.2.2支护对策

2.3高应力软岩巷道常用支护理论

2.3.1联合支护理论

2.3.2松动圈支护理论

2.3.3工程地质学支护理论

2.3.4主次承载区支护理论

2.3.5应力控制理论

2.4高应力软岩巷道支护技术

2.4.1锚喷支护与锚网喷支护

2.4.2锚索支护与锚网索支护

2.4.3锚注支护

2.5小结

3二号石门巷道破坏规律及返修支护方案设计

3.1工程概况

3.2二号石门破坏规律分析

3.2.1二号石门破坏原因分析

3.2.2二号石门支护体破坏特征分析

3.3返修支护方案比选

3.4二号石门返修巷道支护方案设计

3.4.1巷道修复支护原则及指导思想

3.4.2钻孔窥视仪测围岩松动圈

3.4.3耦合支护分析

3.5返修巷道支护参数设计

3.5.1支护参数的确定

3.5.2锚注参数的确定

3.6小结

4监测方案设计及巷道破坏规律现场监测研究

4.1监测目的

4.2监测原则

4.3监测方案设计

4.3.1监测方案

4.3.2监测设备

4.4第一监测断面监测结果数据分析

4.4.1围岩表面位移数据分析结果

4.4.2围岩锚杆(索)受力状态分析结果

4.5巷道支护的稳定性分析

4.6小结

5巷道围岩破坏规律FLAC模拟

5.1FLAC基本理论

5.2计算工况

5.3计算模型建立与计算参数的确定

5.3.1几何模型的确定

5.3.2物理模型的确定

5.3.3计算力学参数的确定

5.4数值模拟结果分析

5.4.1巷道支护前后的塑性区分布范围

5.4.2巷道支护前后的位移变化

5.4.3巷道变形与巷道掘进工作面距离之间的关系

5.4.4邻近巷道受二号石门开挖的影响

5.5小结

6结语

6.1结论

6.2需要进一步解决的问题

致 谢

参考文献

附 录