泥化弱膠結(jié)軟巖巷道變形機理分析及圍巖穩(wěn)定性控制研究.pdf

1、泥化弱膠結(jié)軟巖在我國西部礦區(qū)分布廣泛，由于其膠結(jié)差、強度低、遇水泥化、自穩(wěn)性差，給煤礦巷道支護帶來了極大的困難，嚴重威脅了生產(chǎn)安全。本文以內(nèi)蒙古新上海一號井副井繞道巷道為工程背景，通過現(xiàn)場監(jiān)測、室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬以及理論分析的方法，研究了典型性泥化弱膠結(jié)軟巖巷道的變形破壞機制，并提出了新的支護方案。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)泥化弱膠結(jié)軟巖強度低、遇水泥化、膠結(jié)性差，通過巖石的礦物分析，發(fā)現(xiàn)該類軟巖礦物組成蒙脫石含量約為

2、8.0％，高嶺石和伊利石約為20％，屬于弱膨脹性軟巖;由巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗得到了巖石的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，以及該類軟巖的軟化系數(shù)為0.15～0.29。
　　(2)泥化弱膠結(jié)軟巖巷道難控制的原因包括:一是圍巖性質(zhì)差，自承能力低，與支護之間的共同作用得不到發(fā)揮;二是巷道底臌嚴重，現(xiàn)有的開放式底板給了變形釋放的空間;三是巷道開挖后期圍巖流變特點明顯，持續(xù)的變形帶給支護結(jié)構(gòu)較大的壓力，支護與圍巖之間的不耦合使得巷道往往先在薄弱部位破壞，進

3、而引起整體失穩(wěn)。
　　(3)現(xiàn)場監(jiān)測顯示圍巖松動范圍在2.5m左右，屬于大松動圈，模擬結(jié)果顯示圍巖塑性區(qū)過大，超過了5m，圍巖產(chǎn)生了松動破壞區(qū)，而錨桿長度不夠，與圍巖的耦合效果差，錨固效果發(fā)揮不出，使得巷道變形時間長，變形量大，變形得不到阻止。
　　(4)建立了適合泥化弱膠結(jié)軟巖巷道的支護方案:一次支護采用錨網(wǎng)噴支護，加密錨桿，增設(shè)錨桿平托盤;二次支護打錨索，并對巷道底板進行錨拉反底拱支護，即在巷道底角反底拱處增設(shè)底角錨索，