【摘 要】
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煤炭资源是保证我国工业化发展和社会物质财富持续上升的重要驱动力,即使在能源革新换代的今天,仍然充当着不可替代的“顶梁柱”作用。近年来,随着我国浅部煤炭资源的开采殆尽,向着深部煤层开采进军已经成为必然趋势。以往国内的浅埋巷道,多采用弱支护甚至无支护的方式处置底板,这在地质条件良好的浅部煤岩层中尚且适用,但是对于围岩岩性差、地压高、含水量大、流变性强的深部巷道来说,如果仍不加以补强支护,就很容易为底臌
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煤炭资源是保证我国工业化发展和社会物质财富持续上升的重要驱动力,即使在能源革新换代的今天,仍然充当着不可替代的“顶梁柱”作用。近年来,随着我国浅部煤炭资源的开采殆尽,向着深部煤层开采进军已经成为必然趋势。以往国内的浅埋巷道,多采用弱支护甚至无支护的方式处置底板,这在地质条件良好的浅部煤岩层中尚且适用,但是对于围岩岩性差、地压高、含水量大、流变性强的深部巷道来说,如果仍不加以补强支护,就很容易为底臌留下隐患。事实上,巷道是一个由帮、顶、底组成的联动结构,任意部位受力与位移的改变都会不可避免地对结构整体产生影响,并且随着埋深的增加以及围岩蠕变特性的显现,这种联动效应就会愈发显著,因此对深部巷道底板的补强加固必不可少。.本文以“涡北煤矿深部采区高地压巷道围岩控制技术研究”科研项目为工程背景,综合运用理论分析、数值模拟和现场工业试验等手段,研究了深井蠕变围岩巷道的底臌控制技术,即在现有的一次支护（帮、顶支护）基础上,针对底板进行二次支护设计研究,通过补强加固薄弱底板围岩,来提升全断面围岩的联动承载能力,从而达到控制底臌的目的。论文主要研究工作如下:（1）通过单轴抗压强度测试,得到北四采区变电所围岩的普氏系数、弹性模量和泊松比等基本力学参数,并利用地应力测试技术得到北四采区的侧压系数,为变电所相关数值模拟研究提供了必要的基础数据。（2）以深井蠕变围岩巷道的底臌及控制机理为依据,结合北四采区变电所的地质条件、原支护方案和现场工况,提出了“排水硬化,局部补强”的底臌控制思路,设计并实施了“底板注浆+锚索（杆）”底板补强加固方案。（3）基于ABAQUS仿真计算结果,有针对性地分析了北四采区变电所的底臌变形机理,并对变电所底板补强加固前后的变形展开定性、定量分析,最后通过比对现场变形监测结果,验证了本设计方案的科学性和合理性。本研究提出的底板补强加固方案有效地控制住了巷道围岩的蠕变变形,取得了良好的底臌控制效果。在实现降低巷道维护成本的同时,显著提升了生产作业的安全性,具有较好的应用前景,对同类型底臌问题的解决也有一定的借鉴价值。图64表9参81
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