软岩巷道锚喷网-U型钢支架联合支护研究

发布时间：2020-06-01 18:21

【摘要】：软岩巷道围岩具有明显的大变形、高应力、难支护的特性,围岩控制问题日益严重。根据巷道围岩的变形应力状态,设计与之匹配的支护型式,对于解决软岩巷道的围岩大变形问题具有重要的工程应用价值。本论文采用地质调查、理论分析、现场监测及数值模拟的研究手段形成一套基于地应力与岩体工程特性的软岩支护设计的技术体系。主要研究成果如下:(1)针对小康矿软岩和地应力以水平挤压为主的特点,提出圆形巷道全封闭的“锚喷网-U型钢支架联合支护技术”,确定预应力锚杆(索)+U型钢+壁后充填的新型支护参数和施工工艺,并通过模拟对比不同锚杆间距、锚固方式和预紧力下锚固效果,完成新型支护参数的优化,确定锚杆间距800mm、加长锚固方式和150kN预紧力的选择是最优的。(2)原有拱形开放式支护方式下的顶底板移近速率为28.22mm/d,新型圆形全断面封闭式支护方式下的顶底板移近速率为5.33mm/d,对比原有支护方式降低81.17%;由于掘进对围岩扰动范围小,故两种支护方式下的两帮收敛速率相差不大,分别为4.18mm/d、3.48mm/d,新型支护较原有支护降低16.75%;新型支护方式下锚杆受力均小于设计值,说明锚杆未被破坏。因此在控制围岩变形方面,新型支护方式的支护效果比原有支护方式更好。(3)通过对比两种支护方式下的顶底板位移量、两帮收敛量及塑性区分布,说明新型支护方式比原有支护对围岩变形的控制效果更好;通过对新型支护下围岩应力情况,锚杆(索)、U型钢支架及喷层的受力情况分析,发现所有支护体系受力符合方案的设计值,可以有效抵制围岩来压的影响,控制巷道围岩的变形与破坏。锚喷网-U型钢支架联合支护技术为小康煤矿软岩巷道支护带来可靠的技术保障。
【图文】：

小康,构造应力,矿井

２．２井田构造应力特征逡逑小康煤矿地处环渤海一带，受太平洋板块和亚欧板块挤压运动的影响，使得最大主逡逑应力场方向为近ＥＷ方向，如图２．１所示。根据裂隙主要沿垂直最小主应力方向发展的逡逑理论，可知煤层和顶底板中ＥＷ向节理比近ＳＮ向节理更发育。逡逑／逦＼逡逑？Ａｌ－逦＼逡逑Ｈｅ１ｔｏｄ，逡逑｜邋ｍ邋＿逦，广逦）＇：／邋ｌｏｃａｌ邋ｍｏｄｉ邋ｊｒｉｓｍ逡逑：ｂｒｏａｋｏｕｔ逡逑／邋／ｙ／邋ｄｒｌｌ．ｎｄｕａｏｄｔ－ａｃ．逡逑、、，，？？’逦ｙＶ邋ｂｏｒｅｈｏｌｅｓｉＤｔｌｅｒ逡逑＾逦令－邋＊逦／／邋ｏｖｓｒｃｏｎｒ＾逡逑？邋．Ｎ邋ｉ逦／ｆ／Ｚ邋ｈｙｄｒｏ．邋Ｉｒａｃｔｊｒｃ逡逑＇？小康矿９＂丨．丨＂如此逡逑＇逦厂邋？邋，，邋Ｒｅｇｉｍｅ：逡逑ＮＦ邋ｆ邋ＳＳ邋＃ＴＦ邋０ｕ逡逑＂７＾邋ＩＶ逡逑图２．丨小康矿井田构造应力图逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｔｅｃｔｏｎｉｃ邋ｓｔｒｅｓｓ邋ｏｆ邋Ｘ

巷道顶板,小康

其屈服值时岩体因破裂出现裂隙而扩容膨胀，与此同时岩体应力释放后使而发生回弹膨胀；二是井巷开挖出现的裸露岩体受温度等因素影响发生脱于强亲水性粘土的存在，使得当脱水风干后的裸岩再次遇水会发生强烈的而导致体积膨胀。逡逑大变形：小康煤矿井巷开挖后，围岩向开挖空间位移产生变形，且变形量严重时会充满整个巷道。逡逑煤矿围岩变形机制逡逑康煤矿软岩巷道围岩变形破坏特征逡逑小康煤矿巷道软岩、强膨胀性、高地应力的特点，使得小康煤矿软岩巷道破坏。以Ｓ２Ｓ２工作面的运输顺槽为例，变形破坏严重，不足６个月就需要直接影响其正常的运输功能，降低了矿井的煤矿产量。逡逑现场观测调查，总结小康煤矿软岩巷道变形破坏方式包括顶板大变形、底来压迅猛、Ｕ型钢支架破坏严重等，如图２．２－２．４所示。逡逑
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD353

【参考文献】