小回沟煤矿破碎围岩巷道失稳规律与注浆加固支护技术研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rr2009
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“高应力”作用下深部破碎围岩巷道稳定性控制问题一直是影响我国煤炭安全高效开采的重大工程难题。此类巷道常常表现出顶板易网兜、冒漏,两帮易收缩片帮,底鼓严重等破坏及整体变形量大、变形速度快、流变时间长等矿压显现特征,导致巷道出现多次翻修,甚至失效等不利局面,不仅严重影响了巷道施工速度与矿井生产效率,而且极大地增加了巷道支护成本。因此,本文综合运用数值模拟、理论分析和现场实测等方法对“强力锚索+锚注”联合支护技术进行了全面深入的研究,并取得了以下主要成果:(1)对西运输大巷进行了全面的巷道地质力学测试:巷道围岩强度普遍较低,岩层整体完整性较差,地应力场在量值上属于中等偏高~高应力值区域;分析总结了西运输大巷围岩的变形破坏特征和原因;同时客观分析评价了西运输大巷原支护的不足。(2)基于弹塑性理论,考虑破裂区岩体剪胀性能,建立了注浆前后破碎围岩巷道受力力学模型,求解获得了巷道围岩应力、变形及破裂、塑性区半径封闭解析解,从理论角度揭示了注浆加固技术控制围岩破裂区扩展及变形的可行性。(3)基于小回沟煤矿二采区西运输大巷变形失稳特征,提出了“强力锚索+锚注”联合支护技术,并阐述了其支护特点与原理。(4)借助数值模拟软件FLAC3D对注浆孔深度、水灰比等关键注浆参数进行深入分析和研究,模拟结果表明:巷道围岩的变形量随着浆液水灰比的增加呈增大的变化趋势,且在浆液水灰比为0.8时产生突变,随着劈裂注浆区深度的增加呈减小的变化趋势,且在劈裂注浆区深度为4m时产生突变;巷道围岩塑性区分布范围在浆液水灰比不超过0.8时,整体分布范围较小,巷道围岩塑性区分布范围几乎不受劈裂注浆区深度变化的影响,因此建议在实际工程中,浆液水灰比宜控制在0.8左右,劈裂注浆区深度宜控制在4m左右。(5)将“强力锚索+锚注”联合支护技术在小回沟煤矿西运输大巷进行了工业性试验,优化了注浆施工工艺及要点,矿压监测结果表明:(1)该巷道顶底板和两帮移近量均呈现出随时间增加而先逐步增加后趋于稳定的变化趋势,且巷道表面各测点变形量均在工程设计允许变形范围内,说明了“强力锚索+锚注”联合支护技术成功的解决了西运输大巷的加固修复难题;(2)巷道深部围岩位移测点和破碎围岩注浆效果监测结果表明:整个巷道的支护效果良好,无明显较大的离层现象;破碎带围岩注浆加固效果明显,整体注浆加固方案支护和修复效果理想。该论文有图45幅,表12个,参考文献72篇。
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