深井软弱围岩巷道联合修复补强加固技术研究

发布时间：2017-09-11 08:22

  本文关键词：深井软弱围岩巷道联合修复补强加固技术研究

  更多相关文章： 软岩巷道 蠕变规律 控制机理 围岩松动圈 联合修复补强

【摘要】：我国的能源消耗比例中,煤炭占比达到了70%左右,所占比例相当之大,且随着经济社会的发展,社会对煤炭的需求量越来越大,为满足社会发展需求,巷道的开挖也越来越深。随着开采深度的增加,巷道围岩与支护结构所承受的地应力也越来越大,深井巷道也很容易发生变形和破坏。处于浅层巷道的坚硬围岩,在深井中由于受到高地压的作用,会变成质地松软的软弱围岩。在浅层巷道中有效安全的支护方法,在深井中采用同样的支护方案极大可能会发生安全生产事故,种种原因都加大了深井软岩巷道的支护难度。对于一些已经发生严重变形,甚至威胁安全生产的巷道,采取科学有效的修复补强方法对其进行修复加固,对于恢复其安全生产,具有重大的经济意义。文章重点分析了软岩巷道的蠕变规律及变形控制机理部分,软岩巷道的变形控制思想应该从抑制围岩松动圈发展、减弱围岩蠕变动力与控制底臌这几方面进行控制。抑制松动圈的发展首先应从提高支护结构的强度入手,支护结构的强度越大,松动圈的范围将会越小,支护结构最终所承受的压力也将会越小。相反,支护强度越小的巷道,松动圈的范围也会越大。抑制围岩的蠕变应该从改善围岩性质、提高支护结构强度和降低应力集中程度几方面进行控制。控制底臌应该从排尽底板水、增大围岩质点最小主应力和降低围岩应力集中程度进行控制。本文以袁店一井-740m水平101轨道大巷为研究对象,通过查阅资料、现场调查、实验室实验、理论分析等方法对该轨道大巷的围岩成分和变形性质做了一定讨论和研究。根据该巷道变形破坏的实际情况,提出“U型钢棚架+补强锚杆锚索+短梁+注浆+钢筋网+混凝土喷层”联合修复补强加固技术。并运用ABAQUS软件对巷道进行模拟实验,结合巷道在修复补强前后所观测的累计变形量和变形速度,以检验采用的修复补强手段是否合理有效,对我国深井软岩巷道变形失稳的治理提供一些新的参考与经验。
【关键词】：软岩巷道 蠕变规律 控制机理 围岩松动圈 联合修复补强
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD353
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 1 绪论16-26
• 1.1 问题的提出16-17
• 1.2 国内外研究现状17-19
• 1.2.1 国外研究现状17-18
• 1.2.2 国内研究现状18-19
• 1.3 软岩巷道支护技术分类19-21
• 1.4 存在问题与建议21-22
• 1.4.1 存在的问题21
• 1.4.2 修复补强建议21-22
• 1.5 本文思路22-23
• 1.5.1 研究内容22
• 1.5.2 研究路线22-23
• 1.5.3 技术关键23
• 1.5.4 技术手段23
• 1.5.5 本文研究意义23
• 1.6 本章小结23-26
• 2 袁店一井围岩物理力学性质及矿物成分26-34
• 2.1 袁店一井煤矿构造26
• 2.2 矿井区域水文地质特征26-27
• 2.3 袁店一井围岩物理力学性质测试27-29
• 2.3.1 取芯情况简述27
• 2.3.2 主要测定内容27-28
• 2.3.3 测试结果28-29
• 2.4 袁店一井原岩应力测试29-31
• 2.4.1 袁店一井煤矿地应力测量所需仪器29-30
• 2.4.2 袁店一井煤矿地应力测量过程30
• 2.4.3 测试结果30-31
• 2.5 袁店一井煤系矿物组成分析31-32
• 2.5.1 分析方法概述31-32
• 2.5.2 矿物组成波普分析32
• 2.5.3 矿物组分分析结论32
• 2.6 本章小结32-34
• 3 软弱围岩巷道蠕变规律及变形控制措施34-42
• 3.1 软弱围岩巷道变形控制思想34
• 3.2 软弱围岩巷道蠕变规律分析34-35
• 3.3 巷道松动圈产生机制35
• 3.4 围岩质点蠕变性质35-38
• 3.4.1 岩石蠕变性质划分35-36
• 3.4.2 引发围岩质点蠕变因素36-38
• 3.5 底臌现象的产生原因38
• 3.6 软弱围岩巷道变形控制措施38-40
• 3.6.1 松动圈控制措施38
• 3.6.2 围岩质点蠕变控制措施38-39
• 3.6.3 底臌控制措施39-40
• 3.7 本章小结40-42
• 4 101轨道大巷联合修复补强加固技术研究42-50
• 4.1 101轨道大巷地质特征分析42
• 4.1.1 工程地质条件分析42
• 4.1.2 原支护方案分析42
• 4.1.3 101轨道大巷的破坏特征42
• 4.2 101轨道大巷破坏原因分析42-44
• 4.2.1 巷道的外接圆松动圈原理42-44
• 4.2.2 松动圈受力分析44
• 4.3 围岩变形控制措施44-46
• 4.3.1 底板驱水与围岩注浆44-45
• 4.3.2 金属支架承载力补强45-46
• 4.3.3 支护方式效果分析46
• 4.4 101轨道大巷修复补强具体措施46-48
• 4.4.1 巷道补强原则46
• 4.4.2 具体修复补强方案46-48
• 4.5 本章小结48-50
• 5 数值模拟计算及结果分析50-58
• 5.1 ABAQUS简介50-51
• 5.1.1 ABAQUS总体介绍50
• 5.1.2 ABAQUS的主要模块50-51
• 5.2 模型的建立51-54
• 5.2.1 模型概况51
• 5.2.2 几何尺寸51-53
• 5.2.3 材料参数53-54
• 5.3 数值模拟结果及分析54-56
• 5.4 本章小结56-58
• 6 现场工业试验58-66
• 6.1 基本概述58-59
• 6.1.1 观测目的58
• 6.1.2 测量仪器58
• 6.1.3 断面布置58-59
• 6.2 巷道修复补强前后数据处理及分析59-64
• 6.3 本章小结64-66
• 7 结论66-68
• 7.1 结论66
• 7.2 不足与展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 作者简介及读研期间科研成果74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭兴明,徐精彩,惠世恩;巷道煤体漏风规律研究[J];西安交通大学学报;2001年03期

2 靖洪文;李元海;许国安;陈坤福;;深埋巷道破裂围岩位移分析[J];中国矿业大学学报;2006年05期

3 童宗圣;马守龙;;双注支护技术在返修巷道中的应用[J];山西建筑;2008年02期

4 姜怀友;杨建国;;巷道修复技术研究与应用[J];山东煤炭科技;2009年01期

5 古全忠;周光华;杨德;张晓峰;郭艳飞;;瑞米支柱在软顶巷道的支护应用[J];煤矿开采;2009年03期

6 姜晨光;方丽娟;宋林松;闫春茹;李增有;;不同断面巷道的抗震性能研究[J];矿冶;2010年01期

7 徐聪;杨建伟;曹孟蒙;;“延伸截取法”巷道扩修实践[J];中州煤炭;2010年05期

8 潘一山;吕祥锋;李忠华;代树红;;高速冲击载荷作用下巷道动态破坏过程试验研究[J];岩土力学;2011年05期

9 郑西贵;张农;韩昌良;;多断面巷道表面收敛快速观测方法研究[J];中国矿业大学学报;2011年05期

10 何征;孙卓磊;李柔学;;巷道冒顶的因素与预防[J];山东煤炭科技;2011年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 靖洪文;;深埋巷道破裂围岩位移分析及应用[A];盛世岁月——祝贺孙钧院士八秩华诞论文选集[C];2006年

2 周坤;赵毅鑫;谢帅涛;刘迪;;模型边界位置对巷道变形模拟结果的影响研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

3 王长江;刘夫晓;王黎明;;浅析矿山巷道变形的监测[A];第二十届“冀鲁川辽晋琼粤”七省矿业学术交流会论文集[C];2013年

4 田花永;;基于数值模拟技术的巷道毛硐尺寸设计[A];矿山地质灾害成灾机理与防治技术研究与应用[C];2009年

5 付跃升;杨万斌;;多次破坏后巷道修复原理与方法[A];矿井建设与岩土工程技术新发展[C];1997年

6 张农;;巷道围岩强化支护技术体系及实践[A];煤炭开采新理论与新技术——中国煤炭学会开采专业委员会2007年学术年会论文集[C];2007年

7 高灵志;;掘进巷道超前预审查是实现煤矿生产安全高效、科学经济的有效手段[A];全国煤矿千米深井开采技术[C];2013年

8 毛兴武;;朱家湾矿井开拓准备巷道变形的原因分析及对策[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年

9 张琨;任建喜;;煤矿高应力巷道破坏机制及其返修技术研究[A];岩石力学与工程的创新和实践：第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年

10 李向征;倪新华;姚宏章;;差值法速算拱形巷道面积的研究与应用[A];创新推动新型煤炭工业体系建设和安全健康发展——2010年湘赣皖闽苏等多省（市）煤炭学会学术交流暨湖南省煤炭科技论坛论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 杨沛洁;平煤四矿给修复巷道“贴标签”[N];平顶山日报;2007年

2 潞安矿业（集团）公司审计处 王哲;巷道破坏分析和巷道维护技术[N];山西科技报;2005年

3 程占国;云驾岭矿工艺创新打造平安巷道[N];河北经济日报;2010年

4 徐宁 梁祚山 杨殿栋;千米深处完美对接[N];中国能源报;2013年

5 张洪武 记者 王大伟;东海矿唱响质量标准化“四重奏”[N];鸡西日报;2008年

6 李伟;科技兴煤让企业尝到甜头[N];哈密报(汉);2007年

7 陈贤云;小修补改变大环境[N];中国矿业报;2013年

8 通讯员 孙传报　王印河 本报记者 范宁;“两化”生产区保障40年旺盛采掘[N];河北经济日报;2010年

9 陈景春;草原明珠放异彩 干群携手铸辉煌[N];辽源日报;2006年

10 记者 杨沛洁邋实习生 赵峰涛;科技“妙手”让四矿焕发青春[N];平顶山日报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张斗群;黄岩汇煤矿矿压显现多参量监测及巷道支护研究[D];中国矿业大学(北京);2016年

2 李国富;高温岩层巷道主动降温支护结构技术研究[D];太原理工大学;2010年

3 万世文;深部大跨度巷道失稳机理与围岩控制技术研究[D];中国矿业大学;2011年

4 樊克恭;巷道围岩弱结构损伤破坏效应与非均称控制机理研究[D];山东科技大学;2003年

5 吴海;深部倾斜岩层巷道非均称变形演化规律及稳定控制[D];中国矿业大学;2014年

6 徐剑坤;基于机器视觉的巷道变形实时监测预警技术研究[D];中国矿业大学;2012年

7 杨吉平;薄层状煤岩互层顶板巷道围岩控制机理及技术[D];中国矿业大学;2013年

8 吴爱民;钱家营近距离煤层煤岩体破坏与巷道优化支护研究[D];中国矿业大学（北京）;2010年

9 詹平;高应力破碎围岩巷道控制机理及技术研究[D];中国矿业大学(北京);2012年

10 张钦祥;保德矿采动巷道围岩分次控制方法及关键支护技术[D];中国矿业大学（北京）;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李玉萍;基于GIS井下避险系统的研究与应用[D];河北联合大学;2014年

2 曲懋轩;倾斜薄层状围岩巷道失稳机理及支护技术研究[D];昆明理工大学;2015年

3 石高鹏;深埋煤巷围岩流变参数反分析及支护优化研究[D];中国矿业大学;2015年

4 蒋作函;渗水泥化巷道失稳机理与安全控制对策[D];中国矿业大学;2015年

5 王俊峰;金川三矿采场分段巷道支护方式改进研究[D];西南科技大学;2015年

6 邓晓谦;基于相似模拟实验的巷道变形特征及失稳危险判别研究[D];中国矿业大学;2015年

7 陈红;多次采动渐进诱发软岩巷道非均称变形及封闭承载结构再造[D];中国矿业大学;2015年

8 祝金龙;动压条件下深部矿井孤岛体的支护稳定性分析[D];合肥工业大学;2015年

9 何利辉;软弱煤岩互层顶板巷道稳定机理及控制[D];中国矿业大学;2013年

10 张志明;复用巷道锚注支护技术研究[D];河北工程大学;2015年

，

本文编号：829634