曲江矿深部岩巷破坏机理及支护技术研究

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本文以江西丰城曲江矿“深井厚层复合顶板煤巷及软岩巷道支护”项目为依托,在充分分析曲江矿大巷围岩破坏机理的基础上提出了分步联合支护技术,该技术的应用在现场取得了良好的支护效果。通过实验室实验结合现场分析,得出:高应力下巷道围岩的蠕变及支护方式的不合理是导致曲江大巷支护失效的主要原因。围岩自身强度低、岩性差,锚杆施工质量差及水对底板岩体强度的弱化是造成巷道失稳的重要原因。另外,巷道成型不规整,巷道卧底频繁,放炮震动等因素也在一定程度上造成了巷道的失稳。文章对巷道围岩应力及其变形机理进行了分析并根据流变理论,采用lsqcurvefit函数对巷道变形监测数据进行最小二乘拟合,得出了巷道锚索的二次支护时机。充分论述了分步联合支护技术的优越性。运用FLAC3D软件对锚索参数(强度、长度、预紧力)进行了正交实验分析。实验结果表明:锚索预紧力对巷道稳定性的的影响最大,锚索长度的影响次之,强度的影响最小;随着外承载结构内边界位置向巷道围岩内部的移动,塑性区大小、顶板下沉值都呈现增大的趋势;最后得出A3B2C2(即锚索直径19mm,锚索长度6m,预应力100KN)为最佳方案。运用FLAC3D软件对东大巷进行了四种不同支护方案的数值分析。结果表明:采用锚索和注浆支护的方案3、方案4的支护效果明显好于方案1和方案2,特别是底鼓量有很大程度的减小;在方案3和方案4条件下,巷道围岩的变形都能得到很好的控制且变形量相差较小,但从垂直方向位移等值图可以看出,在分步联合支护下,巷道只有底板浅部岩层发生向上移动。另外,通过分析可知,巷道上部拱形结构较底板矩形结构受力性能好,是造成顶板下沉量比底鼓量小的原因之一。将分步联合支护应用于工程实践,通过对巷道表面及深部围岩变形进行监测和分析可得:实验巷道段测点处围岩的变形相对较小,且变形逐渐趋于稳定,这与锚网喷支护段处围岩变形量大、变形不收敛形成较为明显的对比;实验巷道段底鼓情况明显好于U型支架支护(二次支护)段;巷道表面围岩的变形是由表面围岩至1.5m深处围岩的变形造成的,实验巷道段巷道深部的围岩并未造成破坏。以上都充分说明分步联合支护技术在现场取得了很好的支护效果,达到了长期控制曲江矿东大巷围岩稳定的目的。
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