高應(yīng)力軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性研究.pdf

1、在我國西部的許多礦井，高應(yīng)力軟巖問題己經(jīng)成為制約礦井技術(shù)發(fā)展和安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。由此可見，研究高應(yīng)力軟巖巷道的穩(wěn)定性及聯(lián)合支護技術(shù)，具有非常重大的理論意義和工程實踐價值。 本文在參考大量文獻的基礎(chǔ)上，論述了適合高應(yīng)力軟巖巷道圍巖變形控制的錨、網(wǎng)、索、噴耦合支護理論，用FLAC3D軟件理論上實現(xiàn)了斷面形狀與原巖應(yīng)力完全耦合時是圍巖自穩(wěn)的最佳狀態(tài)，并進行分析比較得出利用斷面形狀與原巖應(yīng)力的耦合來充分發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力是最行之有效的方法

2、。但在巷道實際設(shè)計中不可能達到斷面形狀與原巖應(yīng)力的完全耦合，所以在進行巷道的設(shè)計中盡量使巷道中的較長半徑方向順著原巖應(yīng)力的最大主應(yīng)力的方向，再利用錨、網(wǎng)、索、噴支護在關(guān)鍵部位來補足。 本文論述了自穩(wěn)隱形拱理論的基本原理以及在高應(yīng)力軟巖巷道中的應(yīng)用，利用FLAC軟件模擬實現(xiàn)了自穩(wěn)隱形拱的形成過程，總結(jié)出了錨(索)桿的設(shè)計依據(jù)，并結(jié)合該理論和高應(yīng)力軟巖巷道圍巖變形控制的錨、網(wǎng)、索、噴耦合支護理論，以銅川礦務(wù)局金華山礦3504上順槽為

3、工程背景，通過現(xiàn)場調(diào)研、觀測、取樣計算優(yōu)化設(shè)計其斷面形狀、尺寸和支護參數(shù)來改善原支護的不足，并以此為基礎(chǔ)采用FLAC3D軟件建立三維數(shù)值模型，采用FISH語言控制開挖，以每步進尺0.8m分30步完成24m長試驗段，在每開挖一步完成后與打錨桿之間用考慮應(yīng)力釋放的方法，來實現(xiàn)實際工程中開挖后與打錨桿間的時間差。分別模擬巷道掘進過程中錨桿的受力情況、掘進對巷道圍巖變形的影響、巷道掘進過程中對同一斷面處圍巖的影響。 模擬結(jié)果表明優(yōu)化設(shè)計

4、方案效果良好，驗證了此次優(yōu)化設(shè)計的合理性。通過對巷道掘進過程中錨桿受力情況的數(shù)值模擬，得出了錨桿的受力情況隨巷道掘進的變化規(guī)律，解釋了巷道掘進開始階段在拱形兩腰處錨桿及巷道兩幫部分錨桿較深處主要表現(xiàn)為受壓的原因。通過巷道掘進對圍巖影響的數(shù)值模擬，對已支護圍巖的位移及應(yīng)力的變化情況有了初步的認識和了解，得出了高應(yīng)力軟巖巷道圍巖的變形破壞機理。通過巷道掘進對同一斷面圍巖影響的數(shù)值模擬，得出掘進對已支護圍巖有較大影響的時間及已支護圍巖與支護結(jié)