金川矿区深部开采巷道不同支护形式分析
发布时间：2022-01-05 18:20
在我国,矿山采矿深度每年都在增加,但随着采矿深度增加,地应力也随之增大,使得井下巷道易受力变形,甚至直接损坏,严重影响井下安全和采矿效率。因此,研究巷道周围岩石的破坏特性并加强巷道支护,对于深矿安全高效开采具有重要意义。本文以甘肃金川矿区铜镍矿深部井下巷道为研究对象,通过对深部开采中巷道支护变形损坏的研究,来梳理总结深部开采经验,探究影响巷道变形的因素、巷道破坏特性、巷道变形机理和巷道支护材料、方式,对比不同支护方式的成效,研究最安全、最适合现场施工的支护方式。结论如下:（1）在探究应变较高的软岩巷道围岩的控制原则以及支护体与围岩的相互作用机理的基础上,建议采用带反底拱直墙半圆拱型+高强度锚杆+锚索+钢筋网+喷砼多结构耦合的支护方式,通过底板和长锚索对巷道重要部位进行强化支护,以提升深部巷道的稳定性。（2）根据初次支护下巷道的变形量和速度,确定长锚索的最佳耦合时间为:巷道开挖后紧接着进行锚杆支护,但锚索支护落后2到3天,则锚杆索和周围岩石的连接可充分实现。通过工程实践优化,确定了长锚索托板的大小为80×80×20mm、200×200×20mm,长锚索和围岩间的作用符合空间上的压力要求。...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
围岩结构特征
兰州大学硕士学位论文金川矿区深部开采巷道不同支护形式分析7p0—初始抵抗能力；pi—支护抗压能力；δ—螺旋线夹角R0—半径；Rp—塑性区半径图2-2围岩的滑移图通过锚杆的锚固强度能够提高受损表面的抵抗能力，此外锚杆本身也有一定的抗剪切能力，双方的联合作用提高了对受损表面抗剪切能力，受损害地区的聚合能力也增加了，对受损害地区的内聚力计算为：式中：Cd-进行保护后受损表面的抵抗力(兆帕)；C-进行保护后受损表面的内部压力(兆帕)；σS-受损地面的承受力(兆帕）；φ-受损地面内部摩擦角度(°)；Sc-锚杆之间的距离(米)；St-锚杆之间的前后距离(米)。（2）提高围岩的内摩擦角。深部巷道的锚杆支护并施加预应力，在锚固范围内形成了周围岩石的压缩区，当锚杆之间的距离很小时，压缩区就会相互重叠。因此，锚固区域内的围岩
兰州大学硕士学位论文金川矿区深部开采巷道不同支护形式分析8形成一个压缩带，从而增加围岩的内部摩擦角。按照莫尔库伦准则，锚杆保护的后的围岩莫尔圆如下图所示（图2-3）：资料来源：李海江.高地应力不同断面形状巷道围岩破坏特征及支护试验研究[J].河北：河北工程大学硕士论文.2016.图2-3锚杆支护后围岩莫尔圆进行保护之后的围岩受损面内部摩擦角度：式中：φ′-保护后的围岩内部摩擦角度(°)；cσ-保护后的围岩单面抵抗力(兆帕a)；C′-保护后的围岩内部压力(兆帕)。（3）增加围岩的形变模量。在对深部巷道周围的岩石进行锚杆支护后，周围岩石会随着锚杆的的形变而变形，因为锚杆本来的变形量比周围岩石的变形量大，因此，锚杆支护后周围岩石的变形量增加，可大概表示为：式中：E′-保护后围岩改变形状模量(兆帕)；E-保护前围岩改变形状模量(兆帕)；Eb-受损地面的正应力(兆帕)；D-锚杆直径，毫米m；Sc-锚杆之间的距离(米)；St-锚杆之间的前后距离(米)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]多因素影响下深部回采巷道围岩变形规律与控制对策研究[J]. 陈登红,华心祝. 采矿与安全工程学报. 2017(04)
[2]深部巷道围岩控制的关键技术研究[J]. 侯朝炯. 中国矿业大学学报. 2017(05)
[3]深部高应力软岩巷道耦合支护效应研究及应用[J]. 孟庆彬,韩立军,张帆舸,张建,聂军委,文圣勇. 岩土力学. 2017(05)
[4]深部巷道围岩控制的有效途径[J]. 侯朝炯. 中国矿业大学学报. 2017(03)
[5]深部大变形巷道围岩稳定性控制方法研究[J]. 王卫军,袁超,余伟健,吴海,彭文庆,彭刚,柳小胜,董恩远. 煤炭学报. 2016(12)
[6]深部高应力破碎软岩巷道支护技术研究及其应用[J]. 孟庆彬,韩立军,张建,文圣勇,张帆舸,李浩. 中南大学学报(自然科学版). 2016(11)
[7]深部高应力巷道围岩预留变形控制技术[J]. 王卫军,袁超,余伟健,赵延林,彭文庆,吴海,彭刚,屈延嗣. 煤炭学报. 2016(09)
[8]巷道围岩再造承载层机理及数值模拟[J]. 辛亚军,安定超,李梦远. 中国安全生产科学技术. 2016(06)
[9]锚固支护深部巷道爆破开挖模型试验研究[J]. 袁璞,徐颖,薛俊华. 岩石力学与工程学报. 2016(09)
[10]深部软岩巷道锚注支护机理数值模拟研究[J]. 孟庆彬,韩立军,乔卫国,林登阁,李浩. 采矿与安全工程学报. 2016(01)
博士论文
[1]深部巷道局部弱支护效应分析与围岩控制技术研究[D]. 张金松.安徽理工大学 2015
[2]软弱围岩隧道新型半刚性网壳衬砌结构研究及应用[D]. 庞建勇.东南大学 2006
硕士论文
[1]高地应力不同断面形状巷道围岩破坏特征及支护试验研究[D]. 李海江.河北工程大学 2016
[2]高应力软岩回采巷道锚网索耦合支护技术研究[D]. 王俊超.西安科技大学 2013
本文编号：3570842
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
围岩结构特征
兰州大学硕士学位论文金川矿区深部开采巷道不同支护形式分析7p0—初始抵抗能力；pi—支护抗压能力；δ—螺旋线夹角R0—半径；Rp—塑性区半径图2-2围岩的滑移图通过锚杆的锚固强度能够提高受损表面的抵抗能力，此外锚杆本身也有一定的抗剪切能力，双方的联合作用提高了对受损表面抗剪切能力，受损害地区的聚合能力也增加了，对受损害地区的内聚力计算为：式中：Cd-进行保护后受损表面的抵抗力(兆帕)；C-进行保护后受损表面的内部压力(兆帕)；σS-受损地面的承受力(兆帕）；φ-受损地面内部摩擦角度(°)；Sc-锚杆之间的距离(米)；St-锚杆之间的前后距离(米)。（2）提高围岩的内摩擦角。深部巷道的锚杆支护并施加预应力，在锚固范围内形成了周围岩石的压缩区，当锚杆之间的距离很小时，压缩区就会相互重叠。因此，锚固区域内的围岩
兰州大学硕士学位论文金川矿区深部开采巷道不同支护形式分析8形成一个压缩带，从而增加围岩的内部摩擦角。按照莫尔库伦准则，锚杆保护的后的围岩莫尔圆如下图所示（图2-3）：资料来源：李海江.高地应力不同断面形状巷道围岩破坏特征及支护试验研究[J].河北：河北工程大学硕士论文.2016.图2-3锚杆支护后围岩莫尔圆进行保护之后的围岩受损面内部摩擦角度：式中：φ′-保护后的围岩内部摩擦角度(°)；cσ-保护后的围岩单面抵抗力(兆帕a)；C′-保护后的围岩内部压力(兆帕)。（3）增加围岩的形变模量。在对深部巷道周围的岩石进行锚杆支护后，周围岩石会随着锚杆的的形变而变形，因为锚杆本来的变形量比周围岩石的变形量大，因此，锚杆支护后周围岩石的变形量增加，可大概表示为：式中：E′-保护后围岩改变形状模量(兆帕)；E-保护前围岩改变形状模量(兆帕)；Eb-受损地面的正应力(兆帕)；D-锚杆直径，毫米m；Sc-锚杆之间的距离(米)；St-锚杆之间的前后距离(米)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]多因素影响下深部回采巷道围岩变形规律与控制对策研究[J]. 陈登红,华心祝. 采矿与安全工程学报. 2017(04)
[2]深部巷道围岩控制的关键技术研究[J]. 侯朝炯. 中国矿业大学学报. 2017(05)
[3]深部高应力软岩巷道耦合支护效应研究及应用[J]. 孟庆彬,韩立军,张帆舸,张建,聂军委,文圣勇. 岩土力学. 2017(05)
[4]深部巷道围岩控制的有效途径[J]. 侯朝炯. 中国矿业大学学报. 2017(03)
[5]深部大变形巷道围岩稳定性控制方法研究[J]. 王卫军,袁超,余伟健,吴海,彭文庆,彭刚,柳小胜,董恩远. 煤炭学报. 2016(12)
[6]深部高应力破碎软岩巷道支护技术研究及其应用[J]. 孟庆彬,韩立军,张建,文圣勇,张帆舸,李浩. 中南大学学报(自然科学版). 2016(11)
[7]深部高应力巷道围岩预留变形控制技术[J]. 王卫军,袁超,余伟健,赵延林,彭文庆,吴海,彭刚,屈延嗣. 煤炭学报. 2016(09)
[8]巷道围岩再造承载层机理及数值模拟[J]. 辛亚军,安定超,李梦远. 中国安全生产科学技术. 2016(06)
[9]锚固支护深部巷道爆破开挖模型试验研究[J]. 袁璞,徐颖,薛俊华. 岩石力学与工程学报. 2016(09)
[10]深部软岩巷道锚注支护机理数值模拟研究[J]. 孟庆彬,韩立军,乔卫国,林登阁,李浩. 采矿与安全工程学报. 2016(01)
博士论文
[1]深部巷道局部弱支护效应分析与围岩控制技术研究[D]. 张金松.安徽理工大学 2015
[2]软弱围岩隧道新型半刚性网壳衬砌结构研究及应用[D]. 庞建勇.东南大学 2006
硕士论文
[1]高地应力不同断面形状巷道围岩破坏特征及支护试验研究[D]. 李海江.河北工程大学 2016
[2]高应力软岩回采巷道锚网索耦合支护技术研究[D]. 王俊超.西安科技大学 2013
本文编号：3570842
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