深部软岩巷道全断面锚注加固技术机理及应用研究

摘要

深部巷道因其处在复杂应力条件下的地质环境中，围岩受力、变形情况与浅部不尽相同。所以深部巷道变形机理不能用浅部围岩相关理论解释。深部巷道围岩稳定性控制技术必须适应巷道围岩的变形特征，针对深部巷道围岩强流变性及易受扰动性，保持巷道围岩的长期稳定至关重要。目前，虽然在深部巷道变形机理、特征与稳定性控制方面取得一些成果，但是在某些方面仍缺乏深入研究。
　　本文以皖北煤电集团恒源煤矿为工程背景，通过现场调研、数值模拟、工业试验及现场监测等方法，对全断面锚注加固关键技术进行研究分析。论文主要基于巷道围岩变形的弹塑性力学分析，选取内摩擦角、粘聚力、泊松比、弹性模量四个对围岩变形产生主要影响的因素，设计正交试验，选取帮部内移量、顶板下沉量、底板底臌量作为考察指标。运用ABAQUS软件，数值模拟分析得出相关考察指标数据，并对数据结果进行极差分析、方差分析及回归分析。揭示了巷道围岩变形随围岩力学参数改变的变化规律及围岩力学参数在巷道变形中的影响程度，同时建立了围岩力学参数与巷道变形之间的拟合关系式。根据上述分析得出的结论，结合松动圈围岩注浆加固机理，对巷道破碎围岩进行合理的锚注加固，并实时对巷道围岩变形数据进行监测，结果显示支护方案在控制巷道围岩变形方面取得了可观的效果，验证了数值模拟试验中的结论，同时也为同类巷道支护提供了一定的借鉴意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文研究背景

1．1．1 深部软岩巷道支护是煤矿生产必须解决的难题

1．1．2 全断面锚注加固技术的关键技术要领需要深化分析

1．2 国内外关于深部软岩巷道支护技术及理论的研究成果

1．3 论文研究方法及技术路线

1．3．1 研究方法

1．3．2 技术路线

1．3．3 技术关键

1．3．4 本文研究意义

2 巷道围岩变形破坏机理分析

2．1 巷道变形影响因素分析

2．2 围岩应力状态分析

2．3 围岩松动圈形成机制

2．4 围岩松动圈稳定机制

2．5 底板水对围岩自承载结构的影响

2．6 文章小结

3 深部软岩巷道稳定性影响因素分析

3．1 设计正交数值模拟试验研究意义

3．2 数值模拟方法概述及ABAQUS在岩土工程中的应用

3．2．1 数值模拟方法概述

3．2．2 ABAQUS在岩土工程中的应用

3．3 正交试验设计

3．4 不同力学参数对巷道变形影响的数值模拟分析

3．4．1 数值模型

3．4．2 围岩力学参数选取

3．4．3 网格划分

3．4．4 数值模拟方案及结果

3．4．5 巷道围岩变形及应力变化规律分析

3．5 本章小结

4 恒源煤矿深部井工业试验方案设计

4．1．1 巷道顶底板岩层岩性描述

4．1．2 水文特征总结

4．2 巷道原支护方案的不足

4．3 应对策略

4．4 -950水平回风井井底车场巷道帮顶注浆参数与工艺

4．5 工业试验巷道注浆效果监测分析

4．5．1 巷道钻孔窥视分析

4．5．2 工业试验巷道变形监测分析

4．6 巷道变形观测结论分析

5 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 存在问题与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间科研成果