采动巷道围岩大变形机理及控制研究

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由于采动影响而导致巷道围岩大变形现象在实际生产中经常遇到,由此造成施工困难甚至工程终止的事件时有发生,现已成为急需解决的热点问题。为此,本文在继前人的理论基础之上,运用理论分析及数值模拟等方法对采动巷道围岩大变形特征、围岩应力分布、巷道围岩运移规律、围岩控制原理及方法进行研究,揭示了采动巷道围岩大变形机理,得出了支护与围岩共同承载的原理及围岩控制方法;运用理论分析、力学实验及数值模拟相结合的方法,以亚美大宁煤矿502巷为工程背景,根据实际情况分析了顺槽在不同采动阶段下变形机理及破坏特征,并对此进行了合理的支护设计;运用现场实测对支护进行监测反馈,进一步检验了支护方案的合理性。通过一系列研究,获得的有益认识概括如下:1)通过对采动巷道变形及围岩应力分布规律研究,得出采动巷道围岩应力及结构均具有动态特征,确定了采动巷道大变形特征的必然性与可控性。2)运用复变函数理论及保角变换方法对巷道围岩应力与应变关系进行了分析,得出不同测压系数下巷道轴向应力变化规律,进而得出了不同高跨比巷道围岩应力分布特征。3)运用数值模拟对采动巷道不同阶段的围岩运移规律进行了分析,得出采动巷道在不同阶段的变形破坏机理及特征4)通过对支护与围岩相互作用之间关系的研究,认识到围岩压力与位移之间存在一种波动性的变化规律,在此基础之上得出小预紧力大预期锚固强度、微拱形巷道改变围岩受力特征、边角锚固、整体锚固、合理支护时间及支护力等围岩控制方法及措施。5)通过对大变形巷道锚杆锚索弹射原理的分析,提出了利用管帽防止锚索弹出的技术方法。6)通过对亚美大宁煤矿502巷地质构造、原岩应力及采动影响三方面研究分析,得出了不同阶段下巷道的破坏机理不一样,并据此提出了合理的支护方案,同时通过数值模拟及现场监测进行验证,再次确定了方案的合理性。
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