深部大跨度巷道失穩(wěn)機(jī)理與圍巖控制技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái),隨著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展和采礦技術(shù)的不斷進(jìn)步,開采水平逐漸向深部和地質(zhì)條件更復(fù)雜的區(qū)域發(fā)展,巷道的斷面越來(lái)越大,采用現(xiàn)有的支護(hù)理論與技術(shù),難以滿足深部大斷面、大跨度巷道支護(hù)要求。大跨度巷道失穩(wěn)垮冒現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,已成為煤礦亟待解決的重大技術(shù)難題。本文圍繞深部大跨度巷道穩(wěn)定性控制問(wèn)題,綜合運(yùn)用數(shù)值模擬、相似模擬、理論分析、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等方法與手段對(duì)深部大跨度巷道失穩(wěn)機(jī)理與圍巖控制技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究,取得了如下主要?jiǎng)?chuàng)新成果:
　　(1)

2、基于復(fù)變函數(shù)理論,運(yùn)用施瓦茨-克里斯托菲爾求解映射函數(shù)的方法,推導(dǎo)出大跨度矩形巷道圍巖應(yīng)力與位移的計(jì)算公式,通過(guò)具體實(shí)例,計(jì)算得到了矩形巷道內(nèi)部各點(diǎn)應(yīng)力與位移的數(shù)值解,分析了矩形巷道圍巖應(yīng)力與變形規(guī)律。
　　(2)應(yīng)用FLAC3D數(shù)值計(jì)算軟件,系統(tǒng)研究了不同側(cè)壓不同跨度矩形巷道圍巖塑性區(qū)分布規(guī)律,得出矩形巷道圍巖塑性區(qū)分布形狀隨側(cè)壓的變化規(guī)律。根據(jù)不同側(cè)壓不同跨度巷道圍巖破壞、應(yīng)力分布及變形規(guī)律,給出了大跨度巷道的定義,劃分了大跨

3、度巷道類型。
　　(3)自主研制了微型預(yù)應(yīng)力錨桿試驗(yàn)裝置,為相似模擬試驗(yàn)錨桿受力監(jiān)測(cè)及錨桿施加預(yù)應(yīng)力提供方便,解決了模擬試驗(yàn)中無(wú)法對(duì)錨桿施加預(yù)應(yīng)力的難題。
　　(4)提出了雙微拱斷面巷道的概念,建立了雙微拱巷道的力學(xué)分析模型,計(jì)算得到雙微拱巷道應(yīng)力、位移的具體表達(dá)形式,分析了雙微拱斷面巷道圍巖應(yīng)力與變化規(guī)律。建立了雙微拱斷面巷道拱腳交點(diǎn)處支撐反力計(jì)算模型,推導(dǎo)出兩拱腳交點(diǎn)處支撐反力計(jì)算公式。
　　(5)針對(duì)影響大跨度巷

4、道穩(wěn)定的主要因素,分析了大跨度巷道控制原理;提出了深部大跨度巷道卸壓減跨控頂與等強(qiáng)協(xié)調(diào)支護(hù)理論和“雙微拱斷面+單體支柱+高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿(索)+鋼帶等組合構(gòu)件”的支護(hù)方法。
　　(6)依據(jù)深部大跨度巷道支護(hù)理論與方法,對(duì)山西潞安環(huán)能股份公司五陽(yáng)煤礦7801切眼(埋深800m,跨度8m)進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,采用“雙微拱斷面+單體支柱+高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿(索)+鋼帶等組合構(gòu)件”的減跨支護(hù)方法,有效地控制了切眼的變形破壞,實(shí)現(xiàn)了深部