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淮北海孜矿新副井井筒自累深940m至980m段,依次穿过7-1、7-2、8、9及8-3煤层,均为突出煤层,采用了瓦斯钻孔抽排的防突措施,由此导致围岩受瓦斯钻孔群扰动影响,失稳的可能性较大,需要对围岩与井壁相互作用机理及其加固技术进行研究。 首先,论文建立了瓦斯钻孔群对煤岩层的损伤力学本构关系,通过计算分析可知,瓦斯钻孔群施工后,塑性损伤应变遍布钻孔扰动岩层,围岩破碎不能自稳;井筒掘进进一步劣化了扰动围岩,需对损伤围岩进行注浆加固,控制其损伤演化。其次,通过对过瓦斯钻孔基岩段井壁与围岩共同作用数值模拟计算可知,瓦斯钻孔群扰动围岩对井壁作用力明显大于其它稳定层位,且井壁等效应力达53.5~60MPa,是位于稳定层位井壁应力的2到3倍;另外,该处井壁等效应变远大于其它层位,井壁内侧产生径向拉应变,最大达836με,其应变值大于C50混凝土最大容许拉应变548με,因此,要求井壁具有更好的抗拉性能。 针对瓦斯钻孔群扰动围岩特点,提出了合理的注浆加固方案,确定相应的注浆材料及其配合比、注浆孔布置方式和注浆参数等。通过对井壁结构的信息化监测,表明注浆加固后围岩作用于井壁压力较小,压力平均值逐渐稳定在1.7MPa左右,小于数值计算均值3.04MPa,由此可见注浆对围岩加固效果显著。 研究结果保证了立井井筒顺利穿过瓦斯抽排钻孔群扰动围岩,确保了海孜矿新副井安全高效地建成。