趙各莊礦深部開(kāi)采圍巖控制技術(shù)研究-畢業(yè)論文

Xx聯(lián)合大學(xué)碩士學(xué)位論文中期報(bào)告趙各莊礦深部開(kāi)采圍巖控制技術(shù)研究學(xué)號(hào)：學(xué)科/領(lǐng)域：礦業(yè)工程研究方向：礦山安全指導(dǎo)教師：資源與環(huán)境學(xué)院20XX年X月XX日TheminedeepminingrockControlTechnologyinZhaogezhuangCandidate:LiuJinglinSupervisor:GuoLiwenJiChaowenMajor:MiningEngineeringSchoolofHebeiUnitedUniversity46WestXinhuaRoad,Tangshan063009，P.R.CHINA目次河北聯(lián)合大學(xué)碩士研究生論文階段中期考核情況表學(xué)生姓名XXX學(xué)校導(dǎo)師姓名XXX企業(yè)導(dǎo)師（副導(dǎo)師）姓名XX學(xué)科/領(lǐng)域XXXX考核時(shí)間XXXX考核地點(diǎn)XXX論文題目：趙各莊礦深部開(kāi)采圍巖控制技術(shù)研究考核小組成員：論文進(jìn)展情況：導(dǎo)師對(duì)學(xué)生政治思想、身體健康狀況以及業(yè)務(wù)能力的評(píng)價(jià)導(dǎo)師簽字：考核小組意見(jiàn)（是否適合繼續(xù)培養(yǎng)）：考核小組組長(zhǎng)簽字：備注：XX聯(lián)合大學(xué)碩士研究生中期考核的要求根據(jù)《河北聯(lián)合大學(xué)授予碩士學(xué)位工作條例》和《河北聯(lián)合大學(xué)攻讀碩士學(xué)位培養(yǎng)工作規(guī)定》，我校碩士研究生中期考核的有關(guān)事項(xiàng)如下：1.碩士生以書(shū)面（8000-10000字）和講述方式，對(duì)其論文作中期進(jìn)展報(bào)告。中期進(jìn)展報(bào)告應(yīng)說(shuō)明課題的理論分析、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)方案、初步結(jié)論、遇到的問(wèn)題及進(jìn)一步工作計(jì)劃。2.中期進(jìn)展報(bào)告考核小組至少由5名具有副教授以上職稱(chēng)或博士學(xué)位獲得者組成，對(duì)此報(bào)告進(jìn)行考核，就課題的理論分析、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)、結(jié)果的可靠性、設(shè)計(jì)方案的可行性及初步結(jié)論的正確性等進(jìn)行評(píng)審，對(duì)存在的問(wèn)題和進(jìn)一步的研究方向提出指導(dǎo)性建議。考核結(jié)束后，考核小組要形成決議并填寫(xiě)《河北聯(lián)合大學(xué)碩士研究生論文階段中期考核情況表》。3.考核結(jié)果符合繼續(xù)攻讀碩士學(xué)位條件者，可繼續(xù)碩士學(xué)位論文工作；不符合繼續(xù)攻讀碩士學(xué)位條件者，限期改正或終止學(xué)習(xí)按肄業(yè)處理。4.研究生及其導(dǎo)師必須參加中期考核，如因個(gè)人或?qū)W院有特殊情況，無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，應(yīng)提前出具證明材料，經(jīng)研究生學(xué)院審核通過(guò)后可擇期另行。5.若中期報(bào)告中題目與選題報(bào)告不一致（即論文題目、內(nèi)容有所變動(dòng)），須在《中期考核情況表》的備注中加以說(shuō)明。6.論文中期考核報(bào)告按照“模板”結(jié)構(gòu)編寫(xiě)，模板和考核表文件在研究生學(xué)院網(wǎng)站下載，考核結(jié)束后，研究生將修改后的中期報(bào)告（正文部分正反面打?。┐蛴?、上交研究生學(xué)院培養(yǎng)辦備案。目次PAGEI目次引言 11理論分析 21.1采場(chǎng)礦壓控制 21.1.1采場(chǎng)礦壓控制理論概述 21.2巷道圍巖支護(hù) 31.21巷道圍巖支護(hù)理論概述 31.22現(xiàn)代圍巖支護(hù)主要理論 41.23巷道圍巖的主要支護(hù)方式 72研究方案 92.1研究目標(biāo) 92.2研究?jī)?nèi)容 92.3關(guān)鍵問(wèn)題與創(chuàng)新點(diǎn) 102.4研究方法 102.5試驗(yàn)方案和技術(shù)路線 103課題進(jìn)展 123.1趙各莊礦概況 123.1.1地質(zhì)條件 123.1.2煤層、煤質(zhì) 143.23137采準(zhǔn)巷道地質(zhì)生產(chǎn)條件及圍巖變形觀測(cè) 143.3 3137工作面軟弱破碎圍巖條件支護(hù)加固FLAC數(shù)值模擬 163.3.1數(shù)值模型建立 163.3.2數(shù)值模擬計(jì)算與結(jié)果分析 193.4初步結(jié)論 244課題存在的問(wèn)題及解決辦法 254.1主要問(wèn)題 254.2對(duì)應(yīng)的解決方法和措施 255今后工作計(jì)劃 26參考文獻(xiàn) 27引言-引言開(kāi)采深度的增加是礦井生產(chǎn)的自然規(guī)律，隨之而產(chǎn)生巖石溫度增加，地壓增大，巖石破壞過(guò)程強(qiáng)化，巷道圍巖變形劇烈，沖擊地壓強(qiáng)度增大和頻度增加等自然現(xiàn)象。深部煤層開(kāi)采復(fù)雜化的主要影響因素是礦山壓力，在高應(yīng)力作用下，圍巖移動(dòng)更為劇烈，巷道產(chǎn)生變形和破壞也更為嚴(yán)重，巷道圍巖變形速度快、變形量大，巷道周邊變形范圍大；巷道對(duì)支架的工作特性要求高，初撐力、工作阻力和可縮量均大，即使開(kāi)掘在底板巖石中的巷道，用拱形金屬支架和各種結(jié)構(gòu)封閉式支護(hù)的巷道有時(shí)也遭巨大變形。趙各莊礦籌建于1906年，1908年投產(chǎn)，迄今已有近百年歷史。礦井為主皮帶斜井、付立井提升，分水平階段石門(mén)開(kāi)拓布置，階段垂高90-100m，石門(mén)間距為550-600m。目前開(kāi)采水平為12水平（—1002m）和13水平（—1100m），地面標(biāo)高+54.4m河北聯(lián)合大學(xué)碩士學(xué)位論文中期報(bào)告-PAGE14-1理論分析1.1采場(chǎng)礦壓控制1.1.1采場(chǎng)礦壓控制理論概述1.采場(chǎng)礦壓的發(fā)展歷程19世紀(jì)后期到20世紀(jì)初，出現(xiàn)采場(chǎng)礦壓假說(shuō)，開(kāi)始利用比較簡(jiǎn)單的力學(xué)原理解釋實(shí)踐中出現(xiàn)的一些礦壓現(xiàn)象，具有代表性的是認(rèn)為巷道上方能形成自然平衡拱的所謂“壓力拱假說(shuō)”。20世紀(jì)30年代至50年代以連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論為基礎(chǔ)，把巷道周?chē)钡降乇淼恼麄€(gè)巖體作為連續(xù)的各向同性的彈性體來(lái)進(jìn)行研究和建立假說(shuō)，利用彈性力學(xué)理論研究礦山巖石力學(xué)問(wèn)題。以后又考慮了非均質(zhì)和各向異性對(duì)理想彈性體的影響以及層狀巖體層理的影響。本世紀(jì)60年代至80年代初是采場(chǎng)頂板結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)百花齊放的階段，也是“砌體梁”結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的形成的時(shí)期。各學(xué)派學(xué)說(shuō)的爭(zhēng)鳴，促進(jìn)了頂板結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的發(fā)展與成熟，其中主要有“壓力拱假說(shuō)”和“懸臂梁假說(shuō)”，以及比利時(shí)學(xué)者A.拉巴斯提出的“預(yù)成裂隙假說(shuō)”和原蘇聯(lián)學(xué)者H.庫(kù)茲涅佐夫提出的“鉸接巖塊假說(shuō)”。2.我國(guó)的研究情況八十年代初是我國(guó)礦壓理論研究最活躍的時(shí)期，“砌體梁假說(shuō)”得到全面的發(fā)展，完成了砌體塊結(jié)構(gòu)分析。進(jìn)一步又對(duì)老頂進(jìn)行薄板的板破斷分析，建立了老頂空間運(yùn)動(dòng)與巷道來(lái)壓預(yù)報(bào)的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，錢(qián)鳴高院士提出了采場(chǎng)圍巖大、小結(jié)構(gòu)，形成了比較完整的采場(chǎng)礦壓理論。所謂“大結(jié)構(gòu)”是指采場(chǎng)上覆巖層破斷后形成的結(jié)構(gòu)，由于這一結(jié)構(gòu)的存在，采場(chǎng)支架所受的力僅僅是其上覆蓋巖層總重量的一部分；所謂“小結(jié)構(gòu)”，則是指空頂區(qū)內(nèi)“支架—圍巖”相互作用形成的結(jié)構(gòu)，對(duì)這一結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)及控制，是保證工作面支架正常工作，實(shí)現(xiàn)高效采煤的基礎(chǔ)；“小結(jié)構(gòu)”在“大結(jié)構(gòu)”下形成并受其作用。這一時(shí)期，山東礦業(yè)學(xué)院宋振騏院士在長(zhǎng)期巖層控制實(shí)踐的基礎(chǔ)上，特別是老頂來(lái)壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上，提出了“傳遞巖梁假說(shuō)”。宋振騏院士提出了“限定變形”的觀點(diǎn)，認(rèn)為支架在一定的“位態(tài)方程”下工作，并可通過(guò)限定變形，使老頂在一定層位形成平衡。還提出了“內(nèi)外應(yīng)力場(chǎng)”，通過(guò)對(duì)開(kāi)采中內(nèi)外應(yīng)力場(chǎng)的形成及變化的認(rèn)識(shí)和觀測(cè)，可以成功地預(yù)報(bào)老頂來(lái)壓。自80年代后期至今，是砌體梁結(jié)構(gòu)理論的大實(shí)踐與大發(fā)展時(shí)期，也是砌體梁結(jié)構(gòu)理論由力學(xué)模型向體系化和定量化的發(fā)展階段。錢(qián)鳴高院士提出的砌體梁理論已得到的廣泛應(yīng)用，并在實(shí)踐中不斷的完善和發(fā)展。進(jìn)入90年代后，研究又取得了重大的突破，砌體梁理論更加完善，給出了砌體梁結(jié)構(gòu)受力的理論解和巖層內(nèi)部移動(dòng)曲線定量解；建立了砌體梁關(guān)鍵塊體的“S—R”穩(wěn)定理論；證明了頂板下沉與支架載荷的P—ΔL雙曲線關(guān)系；建立了采場(chǎng)礦山壓力整體力學(xué)模型，闡明了支架受力來(lái)源問(wèn)題形成了巖層控制的關(guān)鍵層理論。圖1采場(chǎng)礦山壓力整體力學(xué)模型Figure1Stopeminingmechanicalmodeloftheoverallpressure1.2巷道圍巖支護(hù)1.21巷道圍巖支護(hù)理論概述地下工程圍巖控制理論的發(fā)展至今有百余年的歷史，它與巖土力學(xué)的發(fā)展有著密切的關(guān)系，土力學(xué)的發(fā)展促使著松散地層圍巖穩(wěn)定和圍巖壓力理論的發(fā)展，而巖石力學(xué)的發(fā)展促使著圍巖壓力和地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)理論的進(jìn)一步飛躍。隨著新型支護(hù)結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)、巖土工程學(xué)、測(cè)試方法及計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值分析方法的發(fā)展，地下工程圍巖控制理論正在逐漸形成一門(mén)完善的學(xué)科。地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)理論的一個(gè)重要問(wèn)題是如何確定作用在地下結(jié)構(gòu)的載荷（傳統(tǒng)支護(hù)理論的重要特征），因此，支護(hù)結(jié)構(gòu)的發(fā)展離不開(kāi)圍巖壓力理論的發(fā)展，從這方面支護(hù)結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展大概經(jīng)歷了三個(gè)階段：⑴20世紀(jì)20年代以前，主要是古典壓力理論階段⑵散體壓力理論階段⑶50年代以來(lái)，巖石力學(xué)開(kāi)始成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科，圍巖彈性、彈塑性及粘彈塑性解逐漸獲得。同時(shí)，錨桿與噴射混凝土一類(lèi)新型支護(hù)的出現(xiàn)和與此相應(yīng)的一套新奧地利隧道設(shè)計(jì)施工的興起，終于形成以巖石力學(xué)原理為基礎(chǔ)的，考慮支護(hù)與圍巖共同作用的地下工程現(xiàn)代支護(hù)理論?，F(xiàn)代支護(hù)理論與傳統(tǒng)支護(hù)理論之間的區(qū)別主要是：⑴對(duì)圍巖和圍巖壓力的認(rèn)識(shí)方面：傳統(tǒng)支護(hù)理論認(rèn)為圍巖壓力有硐室踏落的圍巖“松散壓力”造成，而現(xiàn)代支護(hù)理論則認(rèn)為圍巖具有自承能力，圍巖作用于支護(hù)的壓力不是松散壓力，而是阻止圍巖變形的變形壓力。⑵在圍巖和支護(hù)的相互關(guān)系上：傳統(tǒng)支護(hù)理論把圍巖和支護(hù)分開(kāi)考慮，圍巖當(dāng)作載荷，支護(hù)作為承載結(jié)構(gòu)，屬于“載荷-結(jié)構(gòu)”體系，現(xiàn)代支護(hù)理論則將圍巖和支護(hù)作為統(tǒng)一體，二者組成“圍巖-支護(hù)”體系共同參與工作。⑶在支護(hù)功能和作用原理上：傳統(tǒng)支護(hù)只是為了承受載荷，現(xiàn)代支護(hù)則是為了及時(shí)穩(wěn)定和加固圍巖。⑷在設(shè)計(jì)方法上：傳統(tǒng)支護(hù)主要確定在支護(hù)上的載荷，現(xiàn)代支護(hù)設(shè)計(jì)的作用載荷是巖體地應(yīng)力、圍巖和支護(hù)共同承載。⑸在支護(hù)形式和工藝上：以錨噴支護(hù)為主的施工方式簡(jiǎn)單，高效，在圍巖松動(dòng)之前能及時(shí)加固圍巖。1.22現(xiàn)代圍巖支護(hù)主要理論1.支護(hù)與圍巖相互作用原理早期的支護(hù)理論沿用地面結(jié)構(gòu)工程原理設(shè)計(jì)參數(shù)，圍巖是支護(hù)的對(duì)象，支護(hù)只是人工構(gòu)筑的承載結(jié)構(gòu)而已。然而，現(xiàn)代巖體力學(xué)揭示，巖石（體）破裂后具有殘余強(qiáng)度，松動(dòng)破裂巖體仍具有相當(dāng)高的承載能力，圍巖既是支護(hù)壓力的來(lái)源，又是抵抗平衡原巖應(yīng)力的承載體，而且是主要承載體。支護(hù)的作用在于維護(hù)和提高松動(dòng)圍巖的殘余強(qiáng)度，充分發(fā)揮圍巖的自承載能力。2．松動(dòng)圈理論⑴松動(dòng)圈的定義巷道開(kāi)挖前，巖體處于三向應(yīng)力平衡狀態(tài)，開(kāi)巷后圍巖將發(fā)生兩個(gè)顯著的變化。一是巷道周邊徑向應(yīng)力下降為零，圍巖強(qiáng)度明顯下降。二是圍巖中出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，一般認(rèn)為集中系數(shù)大于2（圖2）。如果集中應(yīng)力小于巖體強(qiáng)度，那么圍巖將處于彈塑性穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)圍巖強(qiáng)度后，巷道周邊圍巖將首先破壞，并逐漸向深部擴(kuò)展，直至在一定深度取得三向應(yīng)力平衡為止，此時(shí)圍巖已過(guò)渡到破碎狀態(tài)。將圍巖中產(chǎn)生的這種松弛破碎帶定名為圍巖松動(dòng)圈，其力學(xué)特性表象為應(yīng)力降低。松動(dòng)圈之外為塑性極限平衡區(qū)和彈性區(qū)（圖3）。圖2理想彈塑性體圍巖應(yīng)力分布Figure2Stressdistributionsurroundingelastic-perfectlyplasticbody圖3松動(dòng)圈理論分析圍巖狀態(tài)Figure3loosecirclesurroundingstateoftheoreticalanalysis⑵松動(dòng)圈理論的主要原則現(xiàn)代支護(hù)理論認(rèn)為，巷道圍巖支護(hù)應(yīng)充分發(fā)揮圍巖的自承作用。圍巖本身既是載荷的來(lái)源又是支護(hù)結(jié)構(gòu)的主體。圍巖的自承力是由巷道的斷面形態(tài)和圍巖本身的物理力學(xué)性質(zhì)決定的。圍巖的狀態(tài)特征決定著支護(hù)能夠起的作用，彈塑性狀態(tài)特征的圍巖能夠自穩(wěn)，多數(shù)不需要支護(hù)。即只有當(dāng)圍巖進(jìn)入到破碎狀態(tài)之后才產(chǎn)生了支護(hù)問(wèn)題。凡裸體巷道，圍巖松動(dòng)圈都接近于零，此時(shí)的彈塑性變形依然存在，但它不需要支護(hù)；松動(dòng)圈越大收斂變形越大，支護(hù)越困難；巷道收斂與松動(dòng)圈形成在時(shí)間上是一致的。因此，圍巖松動(dòng)圈所產(chǎn)生的碎脹變形是支護(hù)的主要對(duì)象（為考慮水等的因素），同時(shí)控制巷道的變形和破壞就必須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間實(shí)施支護(hù)。支護(hù)的作用就是限制圍巖松動(dòng)圈形成過(guò)程中碎脹力所造成的有害變形。3．新奧法新奧法的最基本的觀點(diǎn)是通過(guò)了解工程（洞室）開(kāi)挖后圍巖的變形形態(tài)，適時(shí)地設(shè)置支護(hù)，以最充分地發(fā)揮圍巖自身的自穩(wěn)能力，獲得最佳的加固效果。其基本思想是把巖體視為連續(xù)介質(zhì)，在粘、彈、塑性理論指導(dǎo)下，根據(jù)在巖體中開(kāi)挖隧道后從變形產(chǎn)生到巖體破壞，要有一個(gè)實(shí)踐歷程，適時(shí)地構(gòu)筑支護(hù)結(jié)構(gòu)，使圍巖與支護(hù)共同形成堅(jiān)固的承載環(huán)。新奧法施工或復(fù)合支護(hù)的基本原理是：1.充分利用和發(fā)揮圍巖的自承能力；2.增強(qiáng)圍巖的強(qiáng)度，均衡圍巖應(yīng)力的分布，并允許圍巖有一定程度的變形，以減小對(duì)支護(hù)的圍巖壓力；3.利用現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)值進(jìn)行反饋施工。隧道施工時(shí)，認(rèn)為支護(hù)體系中巖體是主要承載單元，并允許巖體發(fā)生一定數(shù)量的變形。4．關(guān)鍵部位偶合支護(hù)理論⑴關(guān)鍵部位的概念巷道開(kāi)挖后圍巖的破壞是一個(gè)漸進(jìn)的力學(xué)過(guò)程，是從某一個(gè)或幾個(gè)部位開(kāi)始變形、損傷，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的失穩(wěn)。具體的表現(xiàn)特征是：沿巷道斷面各個(gè)方向的位移速度各不相同，總是從劇烈變形的部位產(chǎn)生裂紋，鱗狀剝落，變形破壞區(qū)域逐漸擴(kuò)大，最終導(dǎo)致整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)的失穩(wěn)。這些首先破壞的部位，稱(chēng)為關(guān)鍵部位。⑵關(guān)鍵部位的特征、支護(hù)時(shí)間⑶深部巷道錨網(wǎng)－錨索耦合支護(hù)技術(shù)按軟巖工程力學(xué)支護(hù)理論，錨網(wǎng)－錨索耦合支護(hù)技術(shù)強(qiáng)調(diào)在巷道開(kāi)挖后，首先對(duì)圍巖施加錨網(wǎng)支護(hù)，通過(guò)巷道頂?shù)装?，兩幫移近量以及錨桿托板應(yīng)力的監(jiān)測(cè)，確定支護(hù)的最佳時(shí)間（段），對(duì)巷道圍巖關(guān)鍵部位施加高預(yù)應(yīng)力的錨索，使支護(hù)和圍巖的再次耦合，最大限度地發(fā)揮圍巖自承能力，從而使支護(hù)體的支護(hù)抵抗力降到最小。錨網(wǎng)－錨索耦合支護(hù)技術(shù)不同于新奧法的二次支護(hù)。其二次耦合技術(shù)首先在關(guān)鍵部位進(jìn)行，而不是全斷面二次支護(hù)。因此，錨網(wǎng)－錨索耦合支護(hù)技術(shù)比新奧法更為合理。1.23巷道圍巖的主要支護(hù)方式巷道內(nèi)常用的支護(hù)方式按其作用類(lèi)型分，可分為巷內(nèi)基本支護(hù)、巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)、巷旁支護(hù)、以及非單一支護(hù)形式。1、巷內(nèi)基本支護(hù)1）木支架木支架易于腐爛、使用期短、防火性能差、復(fù)用率低、損耗大、對(duì)圍巖移動(dòng)的適應(yīng)性差等，當(dāng)巷道變形量超過(guò)100～200mm時(shí)，木支架就極易遭到損壞。所以采區(qū)巷道應(yīng)盡量不用或少用木支護(hù)。2）金屬支架金屬支架具有承能能力大、可多次復(fù)用、可縮量小、有利于防火、貯運(yùn)方便、安裝容易和迅速等優(yōu)點(diǎn)，所以是當(dāng)前采區(qū)巷道支護(hù)主要形式之一。（1）平頂型可縮性金屬支架（2）拱形可縮性金屬支架3）石材支護(hù)在井下巷道支護(hù)中，有時(shí)采用石材材料，常用的有天然石材、人工石材、澆筑混凝土三種形式。對(duì)于天然石材，用于主要大巷的支護(hù)中，即常說(shuō)的砌碹支護(hù)。對(duì)于人工石材，在井巷支護(hù)中目前較少采用。澆筑混凝土支護(hù)在目前我國(guó)井下主要大巷中采用的較多，該類(lèi)支護(hù)主要用于服務(wù)年限比較長(zhǎng)、巷道尺寸比較大、地質(zhì)條件比較復(fù)雜的條件下。2、巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)1）巷內(nèi)永久性加強(qiáng)支護(hù)（1）在原來(lái)棚子的斷面范圍內(nèi)以增加構(gòu)件的方式加強(qiáng)原有的基本支架，其常見(jiàn)的形式有加中心柱、偏心柱或二者并用；（2）在原有棚子之間增加一些立柱或棚子。2）巷內(nèi)臨時(shí)性加強(qiáng)支護(hù)臨時(shí)性加強(qiáng)支護(hù)最好采用便于安裝和拆移的支撐式單體支柱，最好是單體液壓支柱。3、巷旁支護(hù)（木垛、密集支柱、矸石帶、人工砌塊巷旁支護(hù)帶、剛性充填帶）4、巷道加固1）注漿加固圍巖2）機(jī)械加固圍巖5、巷道非單一支護(hù)（1）聯(lián)合支護(hù)——在巷道同一地段內(nèi)采用兩種以上不同結(jié)構(gòu)的支架進(jìn)行支護(hù)。如“錨桿+棚子”、“錨桿+噴漿”、“棚子+巷內(nèi)臨時(shí)加強(qiáng)支護(hù)”、“錨桿+棚子+巷旁支護(hù)”等。（2）復(fù)合支護(hù)——在巷道同一地段內(nèi)重復(fù)使用結(jié)構(gòu)相同而規(guī)格或型號(hào)不同的支架進(jìn)行支護(hù)。如短與長(zhǎng)錨桿配合支護(hù)、普通混凝土噴層與貧混凝土噴層配合支護(hù)、輕型金屬拱與重型金屬拱配合支護(hù)等。（3）綜合支護(hù)——在巷道同一地段內(nèi)除采用不同結(jié)構(gòu)的支架外，還采用不同原理的圍巖加固措施對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)。如“棚子+噴層+圍巖注漿”、“錨桿+薄殼支架+壁后注漿”支護(hù)等。2研究方案2.1研究目標(biāo)隨著開(kāi)采深度的增加,巷道圍巖應(yīng)力相應(yīng)增大,從趙各莊礦巷道圍巖破壞狀態(tài)可以看出,巷道頂板的變形和破壞相對(duì)兩幫嚴(yán)重。從圍巖變形破壞狀況看,破壞段主要是炭質(zhì)泥巖,圍巖裂隙發(fā)育,巷道的頂板和肩部破碎,加大了作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的松散壓力和變形壓力,并導(dǎo)致圍巖塑性區(qū)范圍的擴(kuò)大,加劇了巷道的變形破壞,引起巷道頂板下沉、兩幫收斂。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采的實(shí)際條件，通過(guò)對(duì)錨、噴支護(hù)的力學(xué)分析，研究深部巷道圍巖控制技術(shù)與支護(hù)方法，提出合理的巷道支護(hù)參數(shù)，為實(shí)現(xiàn)工作面高產(chǎn)高效，礦井安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。2.2研究?jī)?nèi)容本文是基于現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、力學(xué)模型分析及計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬等手段，對(duì)深部綜采采準(zhǔn)巷道圍巖控制做具體分析和研究，重點(diǎn)研究深部開(kāi)采的巷道布置以及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，分析它的優(yōu)缺點(diǎn)，提出適合與趙各莊礦生產(chǎn)實(shí)際的巷道圍巖控制與加固技術(shù)的對(duì)策其主要內(nèi)容如下：開(kāi)灤礦區(qū)趙各莊礦地質(zhì)條件通過(guò)收集資料，實(shí)地查看等手段調(diào)查研究清楚趙各莊礦的地質(zhì)特征、斷層情況、井田深部主要構(gòu)造情況以及水文條件，為巷道圍巖支護(hù)提供必要的基礎(chǔ)條件。工作面礦山壓力觀測(cè)研究通過(guò)實(shí)地調(diào)查研究清楚趙各莊礦3137工作面周邊關(guān)系、觀測(cè)記錄3137工作面礦山壓力顯現(xiàn)特征、深部巷道圍巖變形破壞特征并對(duì)深部巷道穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)。深部開(kāi)采大變形巷道支護(hù)數(shù)值模擬研究利用巖土數(shù)值分析方法和FLAC巖土力學(xué)數(shù)值計(jì)算軟件包對(duì)3137工作面軟弱破碎圍巖條件支護(hù)加固進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)數(shù)據(jù)處理手段顯示圍巖的應(yīng)力、變形破壞狀態(tài)，從而于分析出問(wèn)題的內(nèi)在聯(lián)系并建立數(shù)值模型。趙各莊礦深部開(kāi)采支護(hù)技術(shù)及對(duì)策通過(guò)以上的分析和建立的數(shù)值模型找出趙各莊礦深部巷道支護(hù)存在的問(wèn)題和不足，從而提出新的方法和對(duì)策。2.3關(guān)鍵問(wèn)題與創(chuàng)新點(diǎn)本文要研究的關(guān)鍵問(wèn)題是趙各莊礦深部開(kāi)采圍巖支護(hù)技術(shù)及對(duì)策，主要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，利用自行改編的礦壓觀測(cè)記錄分析軟件，對(duì)工作面在使用綜合機(jī)械化進(jìn)行開(kāi)采過(guò)程中的礦壓顯現(xiàn)的基本特征進(jìn)行觀察和記錄，分析原因，進(jìn)而提出解決方案。本課題從開(kāi)始到當(dāng)前研究過(guò)程中，設(shè)計(jì)和使用的新技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)概括起來(lái)大概有以下幾點(diǎn)：1）應(yīng)用巖石力學(xué)研究的最新成果和地下工程現(xiàn)代支護(hù)理論對(duì)深井高應(yīng)力軟巖巷道圍巖破壞機(jī)理進(jìn)行分析。2）利用FLAC巖土力學(xué)數(shù)值計(jì)算軟件包進(jìn)行數(shù)值模擬通過(guò)數(shù)據(jù)處理手段顯示圍巖的應(yīng)力并建立數(shù)值模型。3）在總結(jié)趙各莊礦巷道變形規(guī)律和支護(hù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用現(xiàn)代支護(hù)理論分析趙各莊礦深部巷道支護(hù)對(duì)策，特別是煤層巷道的大變形巷道支護(hù)設(shè)計(jì)。2.4研究方法本課題以工作面礦壓顯現(xiàn)礦壓觀測(cè)數(shù)值反演模擬為主要方法，綜合應(yīng)用各學(xué)科知識(shí)，通過(guò)對(duì)構(gòu)造地質(zhì)動(dòng)力的區(qū)劃、對(duì)礦區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化的分析，以及采區(qū)鉆孔地應(yīng)力的測(cè)量和巖層中地應(yīng)力值估算，對(duì)3137工作面的應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行深入研究并得出各應(yīng)力分布圖。2.5試驗(yàn)方案和技術(shù)路線本課題的試驗(yàn)方法是一種建立在現(xiàn)代數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)新成果基礎(chǔ)上的新的工程方法，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)值方法，利用計(jì)算機(jī)處理實(shí)地收集到的數(shù)據(jù)，通過(guò)變分原理（或加權(quán)余量法）和分區(qū)插值的離散化處理把基本支配方程轉(zhuǎn)化為線性代數(shù)方程，把求解待解域內(nèi)的連續(xù)函數(shù)轉(zhuǎn)化為求解有限個(gè)離散點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）處的場(chǎng)函數(shù)值。結(jié)合FLAC軟件包建立數(shù)值模型。FLAC是目前公認(rèn)的世界上最優(yōu)秀的巖土力學(xué)數(shù)值計(jì)算軟件包之一，由美國(guó)國(guó)際著名巖土力學(xué)咨詢(xún)公司Itasca花了6年時(shí)間在1992年開(kāi)發(fā)而成，隨后即成為國(guó)際巖土力學(xué)界的主導(dǎo)計(jì)算軟件。這套軟件可以模擬不同特性巖體、工程開(kāi)挖和圍巖的變形破壞過(guò)程，而且在模擬支護(hù)體方面，提供了多種結(jié)構(gòu)單元。FLAC為英文FastLagrangianAnalysisofContinua的縮寫(xiě)，中文可翻譯為連續(xù)介質(zhì)的拉格朗日快速分析軟件，適用于巖土工程連續(xù)介質(zhì)的應(yīng)力應(yīng)變、變形位移和穩(wěn)定性分析。它的內(nèi)部運(yùn)算原理如下圖。圖4FLAC內(nèi)部運(yùn)算Figure4FLACinternaloperations3課題進(jìn)展3.1趙各莊礦概況3.1.1地質(zhì)條件趙各莊礦井地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，構(gòu)造形式以斷裂為主，其次為褶皺。十四水平地質(zhì)構(gòu)造總體特征仍沿襲上巷格局，并受礦井總體構(gòu)造格架的控制。整個(gè)水平煤巖層產(chǎn)狀變化很大，分為四個(gè)塊段，即①東翼傾斜區(qū)，煤層走向120°左右，傾角25°～40°，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)大中型地質(zhì)構(gòu)造，但各可采煤層原生沉積變化較大，且東邊界附近受開(kāi)平向斜的影響；②井口及西翼緩傾斜～傾斜區(qū)，煤層走向120°～180°～100°左右，在井口保護(hù)煤柱西側(cè)形成寬緩向斜。煤層傾角20°～45°。地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，主要發(fā)育有東Ⅲ斷層、東Ⅶ斷層和東Ⅷ斷層等大中型斷層。在剖面上，這些斷層表現(xiàn)為與煤層同傾，但傾角比煤層傾角大（35°～80°），呈迭瓦狀；在平面上，這些斷層的走向與煤層走向斜交（呈10°～20°夾角），呈羽狀排列，使可采煤層受到嚴(yán)重切割；③西翼急傾斜區(qū)，煤層走向110°～90°，傾角45°～70°，地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，僅發(fā)育西Ⅱ斷層和反Ⅱ斷層兩條大中型斷層，造成煤層局部重復(fù)；④金莊急傾斜及倒轉(zhuǎn)區(qū)，煤層走向70°～100°，傾向S，局部?jī)A向N（倒轉(zhuǎn)），傾角70°～90°。地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，主要發(fā)育西Ⅲ斷層和Ⅰ7斷層兩條大中型斷層，造成煤層局部重復(fù)，賦存條件發(fā)生較大變化。據(jù)此觀點(diǎn)，地質(zhì)構(gòu)造的特征簡(jiǎn)述如下：⑴壓扭性斷裂主要發(fā)育在井田西翼，主應(yīng)力方向仍為北西方向，其作用結(jié)果：１、受擠壓力的直接作用形成壓扭性斷層，展布方向與開(kāi)平向斜區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造一致。２、主應(yīng)力的分力以力偶的作用方式形成扭性斷裂，展布方向與力的作用方向、大小和巖體的邊界條件有關(guān)。①壓扭性斷層主要發(fā)育在金莊反山區(qū)（即西翼２０石門(mén)以西），區(qū)內(nèi)煤巖層走向Ｎ７５°Ｅ，與來(lái)自北西方向的擠壓力有一定的夾角。作用結(jié)果：一是產(chǎn)生褶曲使地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)；二是在地應(yīng)力集中地帶形成壓扭性斷層。反Ⅵ，反Ⅴ斷層就是這種應(yīng)力作用下形成的斷層，其特點(diǎn)是：斷層走向與開(kāi)平向斜軸大致平行，呈雁行排列，在剖面上呈疊瓦狀，水平錯(cuò)距600米，落差在1000米以上，將煤系地層切割成三個(gè)構(gòu)造塊。②扭性斷裂主要發(fā)育于白道子區(qū)（西翼１８石門(mén)），總的仍以壓扭應(yīng)力為主，但局部以近南北方向的壓應(yīng)力為主應(yīng)力，當(dāng)一側(cè)巖體運(yùn)動(dòng)而另一側(cè)巖體相對(duì)穩(wěn)定時(shí)就形成一對(duì)力偶，其作用結(jié)果：一是沿扭應(yīng)力方向形成走向近于南北的平推逆斷層。一般規(guī)律是北面斷距大，向南斷距逐漸變小或尖滅。斷層進(jìn)入煤系地層常彎轉(zhuǎn)歸并，如反Ⅳ斷層，在煤系地層北部走向近南北向。進(jìn)入煤系地層幾乎與地層走向相平行，北盤(pán)上沖約280米，使奧陶系地層倒轉(zhuǎn)并逆掩于煤系地層之上。二是在力偶作用下形成旋扭構(gòu)造，使地層倒轉(zhuǎn)。倒轉(zhuǎn)軸由地表白道子開(kāi)始，向南逐漸向下發(fā)展，到-1000米水平，將向西發(fā)展到２３石門(mén)，影響范圍和深度較大。⑵張扭性斷裂主要發(fā)育在井田東翼，西北方向的擠壓在該區(qū)域的作用強(qiáng)度較西翼微弱，受青龍山背斜的影響，與壓扭性斷裂直交的張扭性斷裂比較發(fā)育，如東Ⅲ、東Ⅶ、東Ⅷ斷層，走向與煤巖層斜交，（呈１０°－２０°夾角），傾角大于煤巖層傾角，（一般３０°－７５°）表現(xiàn)為同傾向正斷層，并成組出現(xiàn)，破碎帶、薄煤帶較發(fā)育對(duì)采掘布局有一定影響。⑶局部應(yīng)力場(chǎng)所產(chǎn)生的斷裂同一應(yīng)力場(chǎng)隨著受力體的逐漸變形而主應(yīng)力逐漸分解，進(jìn)而產(chǎn)生不同性質(zhì)的扭應(yīng)力，而出現(xiàn)性質(zhì)截然不同的斷層。如井田西翼的西Ⅱ、西Ⅲ斷層，井口區(qū)的東Ⅰ、東Ⅱ斷層等，西Ⅲ斷層只有在扭應(yīng)力的作用下才能使煤層重復(fù)200-350米；井口區(qū)以東Ⅰ、東Ⅱ斷層為軸面形成反“Ｓ”型褶曲，也只有在一對(duì)力偶的作用下才可能形成。這些斷層力學(xué)成因有待于今后的繼續(xù)研究。3.1.2煤層、煤質(zhì)1.煤層的結(jié)構(gòu)、厚度及一般特征趙各莊礦有可采煤層及局部可采煤層７層，即第５、７、８、９、１１、１２１、１２２煤層，平均總厚度21.90米。煤層垂向分布與淺部相同，主要可采煤層集中于煤系地層中部石炭系上統(tǒng)的趙各莊組及二迭系下統(tǒng)的大苗莊組。第５、７、９、１１、１２煤層在全井田沉積穩(wěn)定，第８煤層在白道子以西沒(méi)有沉積；第１２煤層在東翼１道半石門(mén)以東分為兩層，即１２１、１２２煤層。各可采煤層間距見(jiàn)表1。表1各可采煤層間距單位：mTable1AllkindscoallayerspacingUnit：m區(qū)域煤層間距：最大～最小/平均區(qū)域煤層間距：最大～最小/平均東翼5～719～34/28西翼5～726～45/367～924～32/307～920～50/349～1113～19/159～1118～26/2111～1218～14/1111～1210～17/14121～1220～35/213.23137采準(zhǔn)巷道地質(zhì)生產(chǎn)條件及圍巖變形觀測(cè)3137工作面位于十三水平西翼1~3石門(mén)，屬12煤層。煤層沉積較穩(wěn)定，煤層厚度9.12~14.27m，傾角17~38°。老頂深灰色粉砂巖，平均厚度3.41m。直接頂黑色腐泥質(zhì)粘土巖，平均厚度5.20m。老底灰色細(xì)砂巖，平均厚度2.36m，硅質(zhì)膠結(jié)，成分以石英、長(zhǎng)石為主，局部夾粉砂巖，水平層理，層面有植物碎屑化石。趙各莊礦13水平（-1100m）以上采區(qū)巷道基本為18~29U型鋼支護(hù)，巷道返修量大，支護(hù)成本高。目前3139上山巷道采用錨網(wǎng)和錨索聯(lián)合支護(hù)。對(duì)3137上山巷道錨桿網(wǎng)和錨索聯(lián)合支護(hù)進(jìn)行幾個(gè)月巷道變形觀測(cè)如表1，結(jié)果表明巷道垂直變形遠(yuǎn)大于水平變形，約為水平變形量的2.3~3.8倍，在巷道垂直變形中底鼓量約占75%~90%。如表2。表23137上山支護(hù)參數(shù)Table23137Coalmountainsupportparamers錨桿參數(shù)鋼帶頂網(wǎng)錨索錨桿長(zhǎng)度:L2000mm錨桿直徑:Ф20mm錨桿間距:750mm錨桿排距:700mm錨固劑:KL型樹(shù)脂藥卷，K2333型1支、Z2333型2支。錨桿托板:金屬托盤(pán)尺寸為120×120mm，厚度不小于8mm鋼帶寬度:220mm，厚度2.5mm，長(zhǎng)度3900mm，6個(gè)孔眼，孔間距鋪設(shè)菱形金屬網(wǎng)，頂網(wǎng)規(guī)格為4600×900mm，材料為12#鉛絲，網(wǎng)孔60×60mm(或50×50mm采用Ф15.24mm，1×7股的高錨力錨索，長(zhǎng)度為7.0m，間距為3.5m。錨索采用樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，每根錨索使用一支K2333和四支Z2333樹(shù)脂藥卷錨固。每根錨索外端加不少于0.4m的長(zhǎng)托梁，托梁采用表33137上山巷道變形觀測(cè)Table33137Coalmountainroadwaydeformationdeformationmonitoring測(cè)點(diǎn)頂?shù)装逡平?底鼓量（mm）水平收斂量（mm）觀測(cè)時(shí)間距上山下口（m）Ⅰ944/6932502003.7.24~2004.3.891.4Ⅱ1359/12073362003.7.29~2004.2.28113.4Ⅲ1163/8192872003.8.15~2004.3.8158.2Ⅳ560/4952092003.9.9~2004.3.8213.7Ⅴ526/4443982003.9.19~2004.3.8283.3Ⅵ710/5403112003.1017~2004.3.83423137工作面軟弱破碎圍巖條件支護(hù)加固FLAC數(shù)值模擬圍巖變形機(jī)理的研究不同于對(duì)巖體工程的穩(wěn)定性和支護(hù)效果的分析評(píng)價(jià)，它不僅需要了解圍巖最終穩(wěn)定狀況，還必須了解圍巖的變形破壞過(guò)程和形態(tài)、應(yīng)力分布狀態(tài)、位移分布狀態(tài)以及支架受力狀態(tài)等。采用相似材料模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)觀測(cè)方法來(lái)研究是不夠的，因?yàn)檫@兩種方法缺乏有效的觀測(cè)手段，不能獲取分析問(wèn)題所需的信息。數(shù)值模擬是一種最明了和便于分析問(wèn)題的方法，它可以根據(jù)研究問(wèn)題的需要，很方便地改變模型大小、材料以及有關(guān)影響因素，通過(guò)數(shù)據(jù)處理手段顯示圍巖的應(yīng)力、變形破壞狀態(tài)，從而易于分析問(wèn)題的內(nèi)在聯(lián)系。采用數(shù)值分析方法遇到的關(guān)鍵問(wèn)題是模型能否模擬復(fù)雜的巖體工程條件。井下巷道所處的地質(zhì)條件復(fù)雜，圍巖的巖性多樣，此外，回采巷道對(duì)于支護(hù)的要求不同于永久性巷道，它允許圍巖發(fā)生較大的變形，甚至局部松動(dòng)破壞。因此，從建立模型的角度來(lái)講，數(shù)值模型必須具有如下功能：①可模擬多種不同力學(xué)特性的材料；②允許大變形和剪切破壞；③可模擬巷道開(kāi)挖、圍巖變形破壞的漸進(jìn)過(guò)程；④可模擬復(fù)雜的地質(zhì)條件。從數(shù)值模擬軟件的后處理功能來(lái)講，軟件應(yīng)該具有比較強(qiáng)大的后處理功能，用戶(hù)可以直接在屏幕上繪制或以文件形式創(chuàng)建和輸出打印多種形式的圖形。使用者還可以根據(jù)需要，將若干個(gè)變量合并在同一幅圖形中進(jìn)行研究分析。鑒于軟巖巷道所處的應(yīng)力狀態(tài)及巷道斷面形狀等邊界條件的復(fù)雜性，采用有限變形理論通過(guò)理論分析得到軟巖變形問(wèn)題的解析解比較困難。國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別采用有限元法、有限差分法和邊界元法等數(shù)值解法對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了研究。有限元法能夠模擬多種力學(xué)材料，但不能模擬大變形問(wèn)題，同樣，邊界元法也不能模擬大變形問(wèn)題，只能求解連續(xù)介質(zhì)的小變形問(wèn)題。3.3.1數(shù)值模型建立1.巷道地層條件及力學(xué)參數(shù)根據(jù)研究區(qū)域的巖層柱狀圖和煤巖物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定計(jì)算模型的基本參數(shù)。此外，模擬計(jì)算還涉及一些附加材料，如軟弱夾層、充填材料、采空區(qū)垮落矸石、支護(hù)結(jié)構(gòu)和砂土層破壞區(qū)等。3137工作面數(shù)值模擬模型力學(xué)參數(shù)如表4.及圖4，圖5。表4數(shù)值模擬模型地層（煤巖）物理力學(xué)參數(shù)表Table4numericalsimulationmodelformation(coal)physicalandmechanicalparametersoftable序號(hào)巖性厚度（m）剪切模量s（MPa）體積模量b（MPa）容重（T/m3）抗壓強(qiáng)度1褐灰色細(xì)紗巖1.89-4.32/2.97600095002.62灰白色粗砂巖5.47-18.21/11.02550085002.63深灰色粉砂巖0.25-2.94/1.89200035002.650.294黑色腐泥質(zhì)粘土巖0.87-6.18/2.53160025002.537.32512#煤層10-12/11.4120036001.48.516灰色粉砂巖2.69-6.18/4.11200035002.644.457深灰色粉砂巖、中砂巖3.13-8.56/5.26500083002.648.008軟弱夾層（12#1/2）0.05-1.46/0.4680028001.59深灰色粉砂巖4.21-11.7/8.25200035002.610K6灰?guī)r0.15-3.05/1.39400065002.6圖4煤層柱狀圖圖5力學(xué)模型Figure4HistogramcoalFigure5Mechanicalmodel2.數(shù)值模型尺寸及邊界條件的模擬3139工作面軟弱破碎圍巖條件錨桿數(shù)值模型首先是確定模擬的范圍。根據(jù)研究問(wèn)題的重點(diǎn)不同確定模型的幾何尺寸。根據(jù)該巷道的斷面尺寸為寬4.0米,高2.6米,巷道斷面為矩形.考慮其影響范圍不小于5倍斷面尺寸,取計(jì)算區(qū)域范圍為寬48米,高47米.根據(jù)巷道圍巖狀況,計(jì)算采用的圍巖力學(xué)參數(shù)如表4。模型的邊界條件，一般情況下兩側(cè)和底部均為鉸接固定，水平位移u和垂直位移v為零。3.模型的單元?jiǎng)澐帜Ｐ偷膯卧獎(jiǎng)澐职瓷巴翆印⒗享旉P(guān)鍵層、直接頂和煤層分別離散。如圖6所示。圖6模型單元網(wǎng)Figure6Modelgridnet開(kāi)挖過(guò)程的處理，將采場(chǎng)小結(jié)構(gòu)空間的彈性模量降為原來(lái)的1/10倍，相當(dāng)于將煤層采出變?yōu)椴煽諈^(qū)，工作面推進(jìn)0.8m,3.3.2數(shù)值模擬計(jì)算與結(jié)果分析①無(wú)支護(hù)巷道變形破壞特征從圖7可見(jiàn)在無(wú)支護(hù)的情況下，隨著巷道的不斷開(kāi)挖，巷道周邊均朝向圖7無(wú)支護(hù)巷道圍巖失穩(wěn)Figure7Withoutsupportingsurroundingrockinstability圖8無(wú)支護(hù)巷道圍巖Y方向位移矢量圖Figure8withoutsupportingsurroundingrockdisplacementvectorYdirection圖9無(wú)支護(hù)深部巷道圍巖最大主應(yīng)力圖Figure9Withoutsupportingdeepsurroundingrockretainingthemaximumprincipalstressmap巷道開(kāi)挖區(qū)域產(chǎn)生了很大的變形，巷道頂?shù)装逡平孔畲笾禐?8mm，其中底鼓量最大為1200mm，巷道兩側(cè)向巷道內(nèi)最大位移量為1650mm（如圖8），在巷道周邊出現(xiàn)了大面積塑性流動(dòng)區(qū)。塑性區(qū)范圍約12mm（如圖②全斷面錨、網(wǎng)、索聯(lián)合支護(hù)情況根據(jù)深部高應(yīng)力軟巖巷道的變形、破壞特征，要有效地控制巷道圍巖的工程穩(wěn)定，必須依據(jù)圍巖介質(zhì)大變形非線性理論，按照現(xiàn)代支護(hù)設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。如圖對(duì)3137上山巷道選取全斷面錨桿、錨索、帶網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)的典型方案。其中錨桿參數(shù)：長(zhǎng)度2.2m，直徑20mm；錨索長(zhǎng)度如圖10、11所示，錨桿-錨索聯(lián)合布置方式可有效控制圍巖的變形，提高圍巖整體強(qiáng)度，維護(hù)圍巖穩(wěn)定。底板底鼓量小于200mm；兩幫移近量小于300mm圖10全斷面錨、網(wǎng)、索聯(lián)合支護(hù)加固效果Figure10Fullsectionanchors,nets,ropesupportingthejointeffectofreinforcement圖11全斷面錨、網(wǎng)、索聯(lián)合支護(hù)后Y方向位移矢量圖Figure11Fullsectionanchors,nets,ropesupportingthejointdisplacementvectorYdirection③過(guò)去巷道支護(hù)方案效果模擬目前，3137上山巷道設(shè)計(jì)支護(hù)方案如圖12所示。沒(méi)有全斷面整體加固巷道（底板自由），每斷面單根錨索長(zhǎng)度6.5m，排距3.5m。錨桿長(zhǎng)度2如圖13，14，15所示，巷道底鼓量最大800mm，兩幫移近量可達(dá)650因此，深部巷道支護(hù)的關(guān)鍵仍是在非線性大變形力學(xué)設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上的聯(lián)合整體支護(hù)。圖12上山巷道支護(hù)方案Figure12mountainroadwayprogram圖13非全斷面支護(hù)時(shí)巷道圍巖變形破壞情況Figure13supportingnon-full-facedestructionwhenthesurroundingrockdeformation圖14非全斷面支護(hù)時(shí)巷道圍巖X方向位移矢量圖Figure14Non-full-facesupportingtheXdirectionwhenthesurroundingrockdisplacementvector圖15非全斷面支護(hù)時(shí)巷道圍巖Y方向位移矢量圖Figure15Non-full-facesupportingtheY