軟巖巷道讓壓殼-網(wǎng)殼耦合支護(hù)機(jī)理與技術(shù)研究.pdf

1、軟巖巷道支護(hù)問題至今沒有完全解決,特別是高應(yīng)力泥化軟巖巷道支護(hù)難度大,往往需要返修多次才能控制巷道長期穩(wěn)定,嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全和浪費(fèi)大量巷修費(fèi)用,軟巖巷道穩(wěn)定性控制已成為煤礦亟待解決的重大技術(shù)難題。本文以曲江礦-850m東皮帶大巷(高應(yīng)力泥化軟巖巷道)為工程背景,圍繞高應(yīng)力泥化軟巖巷道穩(wěn)定性控制問題,綜合運(yùn)用數(shù)值模擬、理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、現(xiàn)場監(jiān)測和工業(yè)性試驗(yàn)等方法,對軟巖巷道讓壓殼-網(wǎng)殼耦合支護(hù)機(jī)理與技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究,取得了如下主要創(chuàng)新

2、成果:
　　(1)進(jìn)行了泥質(zhì)粉砂巖三軸蠕變試驗(yàn),建立了泥質(zhì)粉砂巖蠕變?nèi)^程的粘彈塑性蠕變模型,并推導(dǎo)出該蠕變模型的本構(gòu)方程;采用FLAC3D軟件,分析并得到了高應(yīng)力泥化軟巖巷道流變規(guī)律以及塑性區(qū)分布規(guī)律。
　　(2)提出了讓壓殼的概念,給出了讓壓殼的構(gòu)筑條件、支護(hù)作用特點(diǎn)、支護(hù)內(nèi)涵,并推導(dǎo)出讓壓殼厚度的計(jì)算式,分析了軟巖巷道讓壓殼支護(hù)強(qiáng)度,確定了東皮帶大巷讓壓殼支護(hù)強(qiáng)度與厚度。
　　(3)建立了全長錨固預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)力

3、學(xué)模型,系統(tǒng)研究了短細(xì)密錨桿支護(hù)作用機(jī)理,推導(dǎo)出錨桿軸應(yīng)力和剪應(yīng)力計(jì)算式;推導(dǎo)出圍巖沿錨桿軸向、徑向和環(huán)向的應(yīng)力計(jì)算式,分析并得到了預(yù)緊力、錨桿長度、直徑與錨桿軸應(yīng)力和剪應(yīng)力的關(guān)系;分析并得到了錨桿長度與預(yù)緊力對圍巖應(yīng)力的影響規(guī)律;采用FLAC軟件,分析并得到了錨桿長度與支護(hù)密度對軟巖巷道圍巖變形的影響規(guī)律。
　　(4)提出了讓壓殼-網(wǎng)殼耦合支護(hù)技術(shù),分析了讓壓殼-網(wǎng)殼耦合支護(hù)原理,提出了“限壓讓壓、讓壓抗壓、限讓適度、讓抗協(xié)調(diào)”

4、的二次支護(hù)原則,給出了讓壓殼-網(wǎng)殼耦合支護(hù)技術(shù)關(guān)鍵與控制方法;推導(dǎo)出軟巖巷道預(yù)留讓壓空間的計(jì)算式,并確定了東皮帶大巷預(yù)留讓壓空間大小為38cm。
　　(5)將高應(yīng)力泥化軟巖巷道圍巖劃分為讓壓殼(在破裂區(qū)內(nèi))、破裂區(qū)、塑性區(qū)及彈性區(qū),基于粘彈塑性理論,考慮圍巖蠕變與擴(kuò)容,推導(dǎo)出塑性區(qū)半徑、破裂區(qū)半徑以及讓壓殼半徑的計(jì)算式及各分區(qū)應(yīng)力表達(dá)式,分析了讓壓殼變形以及變形過程中能量釋放,確定了東皮帶大巷讓壓殼-網(wǎng)殼耦合支護(hù)強(qiáng)度與時(shí)機(jī)。