深井沿空留巷圍巖變形演化特征及其控制.pdf

1、深井沿空留巷常見嚴重圍巖變形問題，尤其是進入留巷階段時圍巖變形更加劇烈。利用相似材料模擬、數(shù)值模擬和理論分析等研究手段，以得到的深井沿空留巷圍巖變形演化規(guī)律為基礎，建立了覆巖大結構形態(tài)方程和小結構穩(wěn)定性分析模型，揭示了深井沿空留巷圍巖變形演化特征，提出了穩(wěn)定性控制原則，主要研究成果如下:
　　(1)掘進期間，圍巖變形對稱分布，一次采動超前影響階段，工作面超前支承壓力使工作面?zhèn)软敯逯吸c下沉，頂板出現(xiàn)偏態(tài)，工作面?zhèn)让簬妥冃螄乐?，圍巖

2、破壞深度和裂隙發(fā)育增加，在留巷階段，空頂距以及充填體變形使頂板進一步旋轉下沉，高強度充填體嵌入底板，底鼓嚴重，偏態(tài)現(xiàn)象明顯，二次采動超前影響階段圍巖變形在留巷階段變形基礎上非對稱性更加明顯。
　　(2)沿空留巷覆巖大結構從掘巷開始的“易穩(wěn)定拱結構”逐步演化到留巷階段的“有條件穩(wěn)定拱結構”，最終在二次采動超前影響階段的“難以穩(wěn)定拱結構”，建立了覆巖大結構力學分析模型，得到了大結構形態(tài)方程，分析了充填體寬度、工作面長度、煤幫支護阻力和

3、側壓系數(shù)對大結構形態(tài)的影響，解釋了深井沿空留巷圍巖支護難度普遍增加的現(xiàn)象。
　　(3)頂板錨固體在掘進階段以彈性變形為主，一次采動階段主要發(fā)生工作面?zhèn)戎吸c下沉和二次采動超前影響階段擠壓下沉，建立了各階段變形分析模型，得到了變形表達式;煤幫變形以淺部破碎區(qū)碎脹為主，推導了煤幫層裂板尖點突變模型，得到了煤幫突變的充分和必要條件;分析了充填體作用機理，得到了充填體支護阻力和應力分量表達式，研究了埋深、充填體尺寸和直接頂厚度對充填體支護

4、阻力影響;將底板分為厚層堅硬底板和軟弱底板，闡述了不同底板類型下的變形演化特征。
　　(4)統(tǒng)籌研究圍巖系統(tǒng)變形發(fā)現(xiàn):①頂?shù)装遄冃蜗嗷リP聯(lián)，但自身強度是變形量的最主要因素;②從時間上，強度低圍巖首先發(fā)生變形破壞;③系統(tǒng)破壞機制與軟弱部分破壞機制相同，強度與其他部位密切相關。
　　(5)提出了“各階段逐級強化支護原則”、“空間變形協(xié)調原則”、“重點部位加強支護原則”和“特殊條件下圍巖應力優(yōu)化原則”的深井沿空留巷圍巖穩(wěn)定性控制原