巴音煤矿斜井穿软岩支护技术研究

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软岩种类多样,不同类型软岩的变形机制不同,其破坏机理复杂,软岩巷道支护成为岩层控制技术难题之一。软岩的支护根据其围岩类型、围岩变形和失稳规律不同,需要采取不同的支护原则和支护方案。本文针对巴音煤矿软弱-破碎复合型软岩斜井支护难题,采用现场调查、数值计算和理论分析相结合的方法开展研究,取得了一下主要研究成果和认识:(1)在工程地质调查和围岩物理力学参数测定的基础上,确定了工程区域的岩体力学特征,得出煤层及其顶板其围岩属于“软弱—破碎”复合型软岩,揭示围岩变形速度快、来压迅速、易发生冒落是导致井筒变形破坏严重和支护困难的主要原因。(2)通过现场观测,掌握了井筒围岩变形破坏特征是①煤层在井筒顶部时,围岩变形破坏迅速,掘进后就出现了冒落,甚至出现“抽冒”现象;②煤层在井筒两帮或底部时,井筒顶部围岩出现脱落,四周收敛面积大。根据井筒围岩变形破坏特征,从围岩性质和支护方式等方面分析井筒变形破坏的原因,提出了“利用围岩自稳,高强支护,整体控制”的支护原则。(3)运用MIDAS/GTS三维有限元数值模拟软件,对井筒无支护情况进行了模拟分析,得到了斜井在不同断面情况下的应力分布及围岩变形规律。(4)根据“极限自稳平衡拱”理论提出“减小自稳平衡拱的发育,控制自稳平衡拱内岩体的稳定性”的支护理念。结合围岩力学性质和井筒围岩变形规律,分别提出两种不同支护方案,并采用数值模拟对支护方案进行分析和优化。通过巴音煤矿支护实践与实测表明,提出的支护方案能够有效控制软岩井筒变形。
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