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煤矿生产过程中,膨胀性软岩结构和力学性能的恶化会导致巷道围岩变形大大增加,并使得巷道的掘进、支护与维修问题十分突出,它不但给矿井的安全生产带来极大的威胁,而且也造成了巨大的经济损失。
本文以云南省恩洪煤矿井底水仓膨胀性软岩为研究对象,对其在湿度影响下的力学行为和性状变化、微观结构变化进行了试验研究,并从流变角度入手,分析了膨胀性软岩变形破坏的时效性和其蠕变规律。首先,针对膨胀性软岩的特殊性,以粉砂质泥岩为例,从微观角度分析了膨胀性软岩的变形破坏机制;然后,鉴于湿度对膨胀性软岩性质的决定性影响,详细地分析了在水的作用下,膨胀性软岩的性状变化、变形规律以及微观结构的差异;最后,在蠕变试验的基础上,建立了蠕变模型,推导出本构方程,并验证其合理性。
利用这一成果分析了恩洪煤矿主、副水仓的变形破坏机理,对其支护方案进行优化,最后应用于工程,并经过三个月的围岩监测,证明是可行的。