基于信息化监测的软岩巷道围岩稳定性控制技术

发布时间：2020-08-07 05:50

【摘要】：煤矿深井软岩巷道因受岩体特性、地应力、地质构造等复杂因素影响,常因其支护结构选型、参数选取、施工工艺等方面缺乏科学指导,导致软岩巷道围岩失稳破坏。因此,针对其支护条件的不确定性,运用巷道耦合支护理论,基于信息化施工方法,开展基于信息化监测的软岩巷道围岩稳定性控制技术研究,对解决深井软岩巷道支护技术难题,具有重要的理论意义和应用价值。本文研究了软岩巷道不同类型支护与围岩的耦合作用机理,分析围岩变形与支护结构刚度、受力特征之间的相关性;根据煤矿软岩巷道变形和支护受力监测的主要技术特点,通过对多源信息的交叉对比和相互佐证,提出了多源信息联合监测方法,给出了信息化监测数据处理与预测方法。以淮南顾桥煤矿-952m装载胶带机软岩巷道为工程背景,通过岩样测试获得了其物理力学特性,结合该巷道支护设计与施工工序,提出了包括围岩松动圈、裂隙离层位移、硐壁表面收敛位移、锚杆(索)受力等在内的多源信息联合监测方案,并介绍了现场监测实施过程。岩样测试与监测结果表明,砂岩孔隙0-0.1μm孔径分布超过60%,可注性较差;施工扰动对软岩巷道变形影响显著,多个位置围岩位移与时间曲线在经受开挖扰动后出现反弯点,扰动结束后,巷道变形则趋于稳定。结合顾桥矿-952m井底装载胶带机巷围岩监测结果,采用FLAC-3D软件数值模拟了不同长度锚索、不同间距锚杆的支护方式下,软岩巷道围岩与支护耦合机理。分析表明,在深部高地应力作用下,顶板塑性区范围达到3.5m左右;帮部直墙段塑性区深度达4m;底板未设锚杆(索)支护,其塑性区深度最大达4.5m左右,与钻孔成像测试情况基本吻合;锚杆支护对于减少塑性区变形效果较好,在相同支护间排距下锚索长度条件下,索头应锚固在稳定围岩中,合理选取锚杆、锚索支护体设计参数,可获得技术与经济的最佳效益。最后,依据上述研究,提出了顾桥矿-952m井底装载胶带机巷围岩稳定性控制技术与对策,即采用棚架为半圆拱形的U型钢支护形式,提高对巷道壁面的径向支护阻力,控制破裂碎胀区发展;U型钢棚架支护并进行二次喷浆封闭围岩后,对破裂碎胀区和应变软化区进行注浆加固,强化承压环的承载能力。按此控制技术与对策实施,取得了良好的工程实践效果。图54表11参50
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD322.4;TD353
【图文】：

之可缩性U型钢支架及卡缆连接示意图P9]

图２－３围岩－支架相互作用关系图逡逑

图２－４围岩的特性曲线逡逑＝

【参考文献】

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本文编号：2783583