深部高應(yīng)力軟巖巷道圍巖控制技術(shù)研究3200字

1、深部高應(yīng)力軟巖巷道圍巖控制技術(shù)研究3200字 摘要：針對(duì)某礦深部高應(yīng)力軟巖巷道兩幫移近量大，變形破壞嚴(yán)重，局部地段底臌嚴(yán)重的現(xiàn)象，通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查和軟巖力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，分析研究了深部高應(yīng)力軟巖巷道變形失穩(wěn)機(jī)理；通過(guò)理論分析和相似材料、數(shù)值模擬確定了該礦軟巖巷道圍巖控制方法及高應(yīng)力軟巖巷道最正確支護(hù)方式、支護(hù)參數(shù)和最正確支護(hù)時(shí)機(jī)。為相鄰礦井及相似地質(zhì)條件下巷道圍巖控制提供參考根據(jù)。 1 概述鶴煤九礦31采區(qū)開(kāi)采深度到達(dá)700m，區(qū)域程度主應(yīng)力較大，屬于深井開(kāi)采；-530輔助程度位于31采區(qū)下部，-530輔助程度巖巷開(kāi)挖處于高地應(yīng)力區(qū)，巷道圍巖處于軟巖狀態(tài)，施工條件復(fù)雜化，巷道自開(kāi)掘之后一直處

2、于流變狀態(tài)，巷道兩幫移近量大，變形破壞嚴(yán)重，有局部底臌嚴(yán)重，嚴(yán)重影響平安消費(fèi)。對(duì)該礦-530輔助程度巖巷圍巖失穩(wěn)機(jī)理及支護(hù)技術(shù)研究是礦井采掘接替順利銜接的保障，是礦井實(shí)現(xiàn)平安開(kāi)采技術(shù)體系的重大課題，也為相似地質(zhì)條件下軟巖巷道設(shè)計(jì)與支護(hù)提供理論支撐，對(duì)該礦及整個(gè)煤業(yè)公司平安高效消費(fèi)有一定指導(dǎo)意義。因此，針對(duì)該礦實(shí)際地質(zhì)條件和目前存在的問(wèn)題，研究確定該礦軟巖巷道圍巖控制方法及高應(yīng)力軟巖巷道支護(hù)技術(shù)及合理工藝參數(shù)，具有重要的理論價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值1-2。2 巷道失穩(wěn)機(jī)理及加固思路分析2.1 巷道破壞特征及失穩(wěn)機(jī)理分析 -420回風(fēng)暗斜井，拱肩及直墻噴層局部出現(xiàn)裂縫、噴層脫落現(xiàn)象。裂縫角度呈現(xiàn)不規(guī)那么形態(tài)

3、，分析其原因?yàn)榧羟屑袄炱茐?，力源為程度力。東總回風(fēng)巷開(kāi)口處出現(xiàn)與-420風(fēng)暗斜井類(lèi)似的現(xiàn)象，但底臌現(xiàn)象非常嚴(yán)重，底板中部出現(xiàn)縱向的張拉裂縫，寬處能容下膠鞋，兩幫無(wú)明顯差異。底板新鋪設(shè)軌道翹起，無(wú)法使用。分析巷道圍巖失穩(wěn)機(jī)理為：以程度應(yīng)力為主和采動(dòng)支承壓力共同作用下引起巷道頂?shù)装遄冃?，形成巷道底臌、頂板冒落?.2 失穩(wěn)巷道加固技術(shù)分析 根據(jù)巷道圍巖破壞特征及失穩(wěn)機(jī)理分析，巷道加固時(shí)，必須保證支護(hù)構(gòu)造要有足夠的承載才能，保證靜動(dòng)壓下的穩(wěn)定，不再進(jìn)展修復(fù)加固。采取有效的主動(dòng)支護(hù)措施，充分發(fā)揮圍巖的自承才能，大大進(jìn)步支護(hù)構(gòu)造的承載力和適應(yīng)性，進(jìn)步圍巖的整體性和自承載才能。根據(jù)該礦東總回風(fēng)巷圍巖變形

4、機(jī)理和當(dāng)前巷道支護(hù)開(kāi)展現(xiàn)狀，提出東總回風(fēng)巷支護(hù)的原那么是：高抗邊讓、預(yù)留斷面；屢次注漿，固結(jié)、強(qiáng)化圍巖；錨桿+錨索+錨注協(xié)調(diào)支護(hù)3。3 巷道支護(hù)參數(shù)數(shù)值模擬分析3.1 數(shù)值計(jì)算模型的建立4-6 根據(jù)支護(hù)方式及工作面與東總回風(fēng)巷的關(guān)系，提出如下的數(shù)值模擬方案：方案：工作面超前支承壓力或側(cè)向支承壓力作用下，錨網(wǎng)索噴+U29型鋼支護(hù)。方案：工作面超前支承壓力或側(cè)向支承壓力作用下，錨網(wǎng)+錨索噴+全斷面錨注。方案：工作面超前支承壓力或側(cè)向支承壓力作用下，錨網(wǎng)索噴。網(wǎng)格模型見(jiàn)圖1。錨桿索、注漿錨桿見(jiàn)圖2。3.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析 根據(jù)上述三個(gè)數(shù)值模擬方案，分別從應(yīng)力、圍巖深部和外表位移兩個(gè)方面進(jìn)展分析。在

5、巷道頂板、底板、兩幫巖體內(nèi)設(shè)置監(jiān)控測(cè)線(xiàn)，每條測(cè)線(xiàn)上設(shè)置200個(gè)點(diǎn)，如圖3所示：應(yīng)力分析：超前側(cè)向支承壓力作用下的各支護(hù)方式的主應(yīng)力曲線(xiàn)如圖4 所示。從圖中可以看出拱頂1-1測(cè)線(xiàn)最大主應(yīng)力應(yīng)力峰值范圍：錨網(wǎng)噴+U型鋼支護(hù)時(shí)20.80MPa，距巷道外表4.08m；錨網(wǎng)索噴時(shí)，20.45MPa，距巷道外表4.95m；錨網(wǎng)索噴注支護(hù)時(shí)，26.03MPa，距巷道外表3.47m。說(shuō)明隨著支護(hù)才能的進(jìn)步，最大主應(yīng)力峰值向巷道外表挪動(dòng)。底板測(cè)線(xiàn)1-1最大主應(yīng)力應(yīng)力峰值范圍：錨網(wǎng)噴+U型鋼支護(hù)時(shí)30.00MPa，距巷道外表5.0m；錨網(wǎng)索噴時(shí)，29.93MPa，距巷道外表5.15m；錨網(wǎng)索噴注支護(hù)時(shí)，19.83

6、MPa，距巷道外表1.11m。說(shuō)明采用底拱和注漿支護(hù)后，最大主應(yīng)力峰值向巷道外表挪動(dòng)了4m多，有效控制了底板變形。測(cè)線(xiàn)3-3左幫的最大主應(yīng)力應(yīng)力峰值范圍：錨網(wǎng)噴+U型鋼支護(hù)時(shí)30.33MPa，距巷道外表3.36m；錨網(wǎng)索噴時(shí)，28.50MPa，距巷道外表3.57m；錨網(wǎng)索噴注支護(hù)時(shí)，35.609MPa，距巷道外表2.21m。說(shuō)明采用底拱和注漿支護(hù)后，最大主應(yīng)力峰值向巷道外表挪動(dòng)了1.15m，有效地控制了兩幫變形。由于受采動(dòng)影響，巷道兩側(cè)變形表現(xiàn)出不均勻性，其中右?guī)偷乃苄詤^(qū)和采空區(qū)下方的塑性區(qū)貫穿，使右?guī)蛻?yīng)力的峰值內(nèi)移，且數(shù)值也比左幫小。測(cè)線(xiàn)3-3右?guī)偷淖畲笾鲬?yīng)力應(yīng)力峰值范圍：錨網(wǎng)噴+U型鋼支護(hù)

7、時(shí)19.35MPa，距巷道外表5.20m；錨網(wǎng)索噴時(shí)，18.40Mpa，距巷道外表5.35m；錨網(wǎng)索噴注支護(hù)時(shí)，19.15Mpa，距巷道外表4.11m。說(shuō)明采用底拱和注漿支護(hù)后，最大主應(yīng)力峰值向巷道外表挪動(dòng)了1.24m，有效控制了兩幫變形。位移分析：從測(cè)線(xiàn)上的程度位移和鉛直位移可以看出，在超前支承壓力作用下，巷道整體向煤層和采空區(qū)方向挪動(dòng)。假設(shè)巷道所受程度應(yīng)力一樣，那么1-1測(cè)線(xiàn)上的程度位移幾乎為零，而頂板巖層整體向右挪動(dòng)200mm左右，底板挪動(dòng)整體向右挪動(dòng)130mm左右；假設(shè)在均壓狀態(tài)下，3-3測(cè)線(xiàn)上的鉛直位移應(yīng)幾乎為零，而左幫向上整體挪動(dòng)10mm左右，右?guī)驼w挪動(dòng)80mm左右。見(jiàn)圖5通過(guò)分

8、析可知：采用錨網(wǎng)+錨索+錨注支護(hù)，可以對(duì)頂幫圍巖進(jìn)展有效控制。對(duì)兩幫和頂板來(lái)說(shuō)，應(yīng)力峰值向巷道壁轉(zhuǎn)移，巷道圍巖受力情況得到了改善。巷道周邊塑性區(qū)尤其是底板有一定程度的幅度減小。來(lái)自采空區(qū)方向的塑性區(qū)范圍很大，而煤柱側(cè)的塑性范圍相對(duì)較小。底板采用注漿錨桿后，塑性范圍得到一定程度的減小。4 工業(yè)試驗(yàn)效果錨桿錨索錨注強(qiáng)力協(xié)調(diào)支護(hù)方式在東總回風(fēng)巷使用后，圍巖的變形量降低幅度明顯，頂板離層得到了有效的控制7。變形速度降到0.1mm/d以下，變形量降低35%左右。圍巖的完好性相比大大進(jìn)步，頂板、兩幫完好、穩(wěn)定。兩幫鼓出、頂板破碎等原支護(hù)破壞的現(xiàn)象比擬少見(jiàn)。錨桿錨索錨注可以同時(shí)發(fā)揮作用，大大減少掘巷期間冒頂

9、、片幫的可能性，進(jìn)步了掘進(jìn)速度。5 結(jié)論錨桿錨索錨注強(qiáng)力協(xié)調(diào)支護(hù)技術(shù)獲得了良好的支護(hù)效果，可以成功地解決九礦深井開(kāi)拓巷道的支護(hù)難題，使礦井的支護(hù)狀況和平安程度發(fā)生了本質(zhì)的變化。錨桿錨索錨注強(qiáng)力協(xié)調(diào)支護(hù)技術(shù)支護(hù)本錢(qián)比普通的錨固技術(shù)有所進(jìn)步，但根本解決了深部開(kāi)拓巷道屢次翻修的問(wèn)題，使巷道掘進(jìn)和維修綜合本錢(qián)顯著降低，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。錨桿錨索錨注強(qiáng)力協(xié)調(diào)支護(hù)實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度、高剛度的協(xié)調(diào)支護(hù)設(shè)計(jì)理念，克制了以往支護(hù)系統(tǒng)不能互相協(xié)調(diào)的弊端。降低了巷道的翻修率，進(jìn)步了巷道的掘進(jìn)速度。參考文獻(xiàn)：1錢(qián)鳴高，石平五.礦山壓力與巖層控制M.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2022年.2劉少偉，馬念杰等.錨桿支護(hù)煤巷冒頂危險(xiǎn)區(qū)預(yù)測(cè)及工程應(yīng)用M.煤炭工業(yè)出版社，2022年.3李學(xué)華，楊宏敏，劉漢喜，等.動(dòng)壓軟巖巷道錨注加固機(jī)理與應(yīng)用研究J.采礦與平安工程報(bào)，2022，232：159-164.4王永秀，毛德兵，齊慶新.數(shù)值模擬中煤巖層物理力學(xué)參數(shù)確定的研究J