復雜條件超大斷面巷道底鼓機理及控制研究.pdf

1、復雜條件超大斷面巷道底鼓控制是煤礦實施大采高技術(shù)亟待解決的難題之一。本論文以山西王莊煤礦+540水平電機車輔助運輸大巷為工程背景,綜合運用現(xiàn)場觀測、理論分析、物理實驗、數(shù)值計算等手段,系統(tǒng)研究復雜條件超大斷面巷道變形規(guī)律和應力分布特征,揭示其變形破壞機理,并在此基礎上提出了復雜條件超大斷面巷道圍巖底鼓控制技術(shù)。研究取得了如下成果:
　　(1)開展了煤(巖)樣的單、三軸壓縮和巴西劈裂試驗,得到了相關(guān)煤(巖)樣的物理力學參數(shù)及其破壞特

2、征。試驗結(jié)果表明:巖石試樣在單軸壓縮條件下表現(xiàn)為脆性張裂破壞;試件破壞后,還具有一定的承載能力,強度減弱;隨圍壓的增大,巖石的最大承載能力增大。
　　(2)建立了底板巖層破壞力學模型,并給出了巷道底板失穩(wěn)破壞的臨界軸向應力和撓度的求解公式及臨界解析解,總結(jié)了底板錨桿和卸壓槽防治巷道底鼓機理。
　　(3)建立了復雜條件超大斷面巷道的數(shù)值計算模型,研究巷道埋深、底板巖性和側(cè)壓系數(shù)對巷道穩(wěn)定性的影響。研究表明:巷道埋深越大,巷道底

3、板圍巖塑性區(qū)范圍越大、破壞越嚴重;水平應力對巷道頂?shù)装遄冃斡绊戄^大,隨側(cè)壓系數(shù)增大,巷道頂?shù)装遄冃物@著增大;底板圍巖性質(zhì)對巷道穩(wěn)定影響尤為突出,巖性越弱,變形越嚴重、破壞深度越大,巷道基本都是從薄弱部分開始破壞。
　　(4)建立了復雜條件超大斷面巷道的數(shù)值計算模型,研究分別實施加固、卸壓和聯(lián)合支護等情況下巷道圍巖的穩(wěn)定性。研究表明:加固法可以控制巷道底鼓,巷道底板強度越高,底鼓控制效果越好;隨著卸壓槽深度增加,底鼓量減小,底板水平