多次扰动影响条件下软岩巷道围岩控制技术研究与应用

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对于多次扰动影响条件下软岩巷道的稳定支护,其最大的问题是支护困难且围岩变形量大,复杂应力条件下的围岩应力环境进一步劣化,使巷道稳定支护更加困难。马泰壕煤矿开采侏罗系3-1煤层,埋深约400m,赋存于泥岩地层中,巷道受埋深、工作面多次扰动、上覆岩层移动、水理性质等综合因素影响,应力环境复杂。根据现场实际情况,以马泰壕煤矿3106工作面回风顺槽为例进行分析,其在3104工作面和3106工作面相继回采后,该巷道支护系统难以满足受多次扰动影响条件下软岩巷道的稳定性控制,尤其体现在巷道整体变形严重,支护系统出现不同程度的失效损坏,严重影响采煤工作面的正常生产。考虑马泰壕煤矿回采巷道顶底板岩石强度低、泥岩遇水崩解泥化的实际,结合巷道矿压显现现状,以3110工作面回风顺槽为研究对象,围绕多次扰动影响条件下软岩巷道围岩控制技术展开研究,对原巷道支护系统进行改革,提出采用高强预应力让均压锚杆系统实施“抗让结合”的围岩控制技术的支护改革试验,并在3110工作面回风顺槽成功应用。论文的主要研究内容如下:(1)研究了 3110工作面回风顺槽受双巷掘进扰动影响、3108工作面回采一次采动影响、3110工作面回采二次采动影响的三种不同阶段的围岩应力分布规律和围岩变形规律,结合原支护巷道变形破坏特点,探究引起巷道变形破坏的主要原因。(2)从提高围岩初期支护效率的角度出发,采用数值模拟的方法,通过分析不同预紧力控制围岩的效果,探究预紧力在控制围岩变形中的作用。(3)采用现场试验方法,分析不同锚杆配件对扭矩转化率的影响,探究提升扭矩和预紧力之间转化率的有效途径。(4)阐述了让压锚杆的结构功能、特性及作用机理,并通过让压管单轴载荷系列实验得出了不同类型让压管的载荷-形变曲线,并通过分析不同让压管各个阶段的力学特性和关键参数,根据现场实际选择合理的让压管参数。(5)基于理论分析和数值模拟研究结果进行现场工业性试验,通过对不同支护方式的矿压观测和经济效益分析对比,验证了多次扰动条件下软岩巷道围岩控制技术的合理性。
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