高地應力作用下比德煤礦軟巖巷道支護技術研究.pdf

1、高地應力作用下軟巖巷道以大變形、來壓快、幫臌、底臌、難支護的特點一直受到巖石力學及地下工程界的普遍關注，其軟巖巷道支護問題仍是世界性的難題之一，嚴重影響煤礦的安全生產和經濟效益。論文針對比德煤礦高地應力軟巖巷道變形破壞特征，分析了地應力、地質構造、巖性、采動影響、支護參數不合理、地下水等因素影響軟巖巷道變形破壞的機理。通過開展礦區(qū)地應力測試，煤層頂、底板巖石力學參數測試，巷道圍巖分類，錨桿檢測，巷道穩(wěn)定性分析，巷道變形監(jiān)測等研究工作，取

2、得的主要成果如下：
　　利用應力解除法的原理，采用空心包體應力計技術，測試了比德煤礦的原巖地應力，得到了3個主應力的大小、方位角與傾角。測試結果表明，礦區(qū)原巖應力場受構造應力與巖體自重應力共同作用的結果，且三個主應力大小與埋深呈線性關系。根據地應力測試結果，結合巷道變形破壞特征，分析了煤礦巷道變形破壞與地應力的關系。
　　利用MTS815巖石力學試驗系統(tǒng)，實驗研究了煤層頂、底板巖石的力學性質，得到了巖石力學參數。在此基礎上，

3、利用南非巖體地質力學分類法（CSIR分類），對比德煤礦巷道圍巖體進行了分類，巖體屬于Ⅲ類圍巖，巖體穩(wěn)定性一般。
　　根據地應力測試、圍巖分類、巖石力學參數測試結果，設計了錨桿、錨索、噴層與注漿支護參數。提出了采區(qū)巷道和開拓巷道的支護方案，通過巷道穩(wěn)定性數值分析，結合煤礦多年的支護經驗，提出了經濟可行的最優(yōu)方案。在新掘進的巷道中，對最優(yōu)支護方案進行了效果檢驗，通過巷道水平移近量與頂、底板移近量監(jiān)測結果表明，巷道變形是收斂的，說明新支

4、護方案能有效控制軟巖巷道的變形，提高了巷道的穩(wěn)定性。
　　在比德煤礦巷道支護中，采用了“治頂先治幫，治幫先治底”的原則，在新的支護方案中，為了控制巷道底臌，方案中設計了45度底角錨桿，其底角錨桿可以減少巷道底角的應力集中，降低塑性區(qū)范圍，防治底板巖體產生宏觀剪切滑移。
　　通過采區(qū)巷道施工監(jiān)測結果表明，巷道施工工序對圍巖的變形影響較大，巷道開挖后打破了原來的應力狀態(tài)，產生應力集中，圍巖體初期變形速度較大，隨時間的增加，巷道的