富水顶板巷道围岩稳定性分析及其控制

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本文围绕红柳煤矿I020308工作面富水顶板运输巷道失稳问题,采用实验室试验、理论分析、数值模拟分析以及现场实测等研究方法,分析了顶板富水对巷道围岩稳定性影响规律,提出了围岩控制方法,并验证了围岩控制方案的合理性。全文主要研究结论为:(1)查明了I020308工作面运输巷顶板岩层岩性,分析了巷道顶板富水的主要因素,确定了巷道掘后顶板淋水现象的原因。进行了富水顶板围岩物理力学性质试验,明确了围岩的成分,了解了围岩的吸水特性,得出了围岩力学参数与含水率的负相关函数关系,分析了水对围岩强度的弱化特征,揭示了水作用下围岩物理力学性质变化规律。(2)建立了I020308工作面运输巷道顶板力学模型,基于富水条件,分析了顶板受力状况,解析了顶板围岩塑性区范围,明确了水作用下巷道顶板的弱化机制;开展了钻孔窥视巷道围岩测试,比较了富水因素对顶板裂隙发育的影响,总结了富水顶板裂隙发育特征,分析了顶板围岩强度弱化对两帮及底板的影响,揭示了富水顶板巷道失稳规律。(3)提出了I020308工作面富水顶板运输巷道围岩控制技术,分析了巷道原支护效果,采用了理论分析与FLAC3D数值模拟方法,开展了不同锚杆支护参数下围岩的稳定性研究,进行了合理的锚杆支护参数优化,明确了水对锚杆支护的削弱效果。(4)分析了I020308工作面运输巷顶板充水要素,进行了顶板出水层位探测,给出了疏放水钻孔参数,合理布控了钻孔,疏放了顶板水;获得了采掘期间巷道围岩表面位移、深部位移以及锚杆与锚索受力变化数据,分析了各项矿压监测结果;结果表明围岩控制方案起到了较佳的效果。本文共有图81幅,表13个,参考文献107篇。
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