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随着我国煤矿开采深度的不断增加,深部巷道极易受到地下水、地热、高应力等复杂地质条件的影响,表现出变形大、松动范围广、地压显现剧烈等显著特征,给深部高应力富水软岩巷道支护问题带来巨大困难与挑战,因此研究高应力富水软岩巷道变形破坏特征、失稳机理及相关支护技术有着重大现实意义。本文以陈蛮庄矿-900m水平井底车场为工程背景,针对高应力富水软岩巷道支护问题,采用现场实测、物理实验、理论分析、数值模拟及矿压观测等技术手段,主要取得了如下研究成果: (1)结合实验室试验及现场钻孔窥视结果,分析了该巷道泥岩强度大小、矿物成分含量、地应力分布情况及围岩松动破坏范围,确定了巷道软岩类型及失稳破坏模式;运用FLAC3D软件,研究了不同埋深、侧压系数和粘聚力衰减规律情况下直墙拱软岩巷道变形规律和塑性区扩展情况,总结了高应力富水软岩巷道变形破坏失稳机理。 (2)基于弹塑性力学与损伤力学相关理论,在考虑渗流及岩体损伤软化条件下,建立了深部富水软岩巷道注浆前后围岩应力及变形计算模型,求得了模型的封闭解析解;在建立模型的基础上,研究了渗流、岩体粘聚力、支护阻力对围岩应力、应变及变形的影响,并对比分析了注浆前后不同渗透系数、注浆区参数条件下的围岩变形及塑性区扩展规律。 (3)运用 FLAC3D软件,研究了注浆半径与注浆区粘聚力、弹性模量和内摩擦角对巷道围岩塑性区分布的影响;同时在锚注支护条件下,研究了不同锚杆预紧力、锚杆长度、注浆区粘聚力和内摩擦角对巷道围岩变形及塑性区分布的影响,为支护方案的优化提供理论基础。 (4)在原支护方案的基础上,提出了2种优化支护方案,分别为"锚喷+高强锚索联合支护方案"和"锚注喷+高强锚索联合支护方案";运用FLAC3D软件对比分析了两种优化方案的位移场及塑性区分布情况,选取了最优支护方案;结合工业性试验,对巷道表面位移、深部围岩位移及锚杆轴力变化进行了矿压监测,结果表明,优化后的支护方案有效的控制了巷道围岩有害变形,解决了深部高应力富水软岩巷道大变形失稳破坏的工程难题。