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顧橋礦深部巷道圍巖變形破壞特征及穩(wěn)定性控制技術(shù)

2015-04-20 17:18高明中王新豐李彥
關(guān)鍵詞:支護技術(shù)

高明中 王新豐 李彥

摘要:基于顧橋礦深部巷道圍巖變形量大、巖移速度快、破裂形態(tài)不規(guī)則的特點,采用數(shù)值模擬和理論分析的方法研究了深部圍巖變形破壞的力學(xué)機理,得到了圍巖塑性區(qū)的分布范圍和擴展空間,揭示了圍巖位移場的變形特征和圍巖應(yīng)力隨機產(chǎn)生、連續(xù)變化、實時調(diào)整及動態(tài)發(fā)展的演化規(guī)律,相應(yīng)提出了巷道穩(wěn)定性控制的技術(shù)措施,即巷道斷面全封閉支護技術(shù)、“三錨”組合強化支護技術(shù)和錨梁網(wǎng)索耦合讓壓聯(lián)合支護技術(shù)。通過顧橋礦1114(3)工作面巷道支護的工程實踐,有效控制了圍巖變形,取得了良好的支護效果。

關(guān)鍵詞:深部巷道;圍巖變形;破壞特征;穩(wěn)定性控制;支護技術(shù)

中圖分類號:TD325文獻標(biāo)志碼:A文章編號:1672-1098(2014)04-0026-08

隨著礦井開采空間向深部發(fā)展,巖體的結(jié)構(gòu)關(guān)系和力學(xué)特性更加復(fù)雜,巷道圍巖變形量大,巖移速度快,破裂形態(tài)不規(guī)則,耦合特征多樣化。加之深部圍巖所處的復(fù)雜地質(zhì)力學(xué)環(huán)境,高地應(yīng)力、高地溫、高滲透壓力和開采擾動的交叉影響,巷道圍巖發(fā)生非線性大變形、沖擊地壓等動力破壞現(xiàn)象的不穩(wěn)定因素增加[1]。國內(nèi)眾多學(xué)者針對深部巷道圍巖的變形破壞機理和穩(wěn)定控制措施,開展了大量研究工作。文獻[2]535對淮南礦區(qū)深部巖巷圍巖的變形破裂機制和應(yīng)力演化規(guī)律做了系統(tǒng)研究,在現(xiàn)場測試和實驗室?guī)r石力學(xué)實驗的基礎(chǔ)上建立了深部巖體分類的標(biāo)準化體系。文獻[3]圍繞趙樓煤礦深部軟巖巷道地應(yīng)力大、圍巖強度低、巷道變形量大的支護難題,系統(tǒng)分析了圍巖變形破壞的力學(xué)特征和巖體穩(wěn)定性控制舉措。文獻[4]針對深井高應(yīng)力軟巖巷道圍巖松軟破碎、礦壓顯現(xiàn)劇烈、巖體變形嚴重的支護現(xiàn)狀,采用在圍巖應(yīng)力集中區(qū)域開設(shè)卸壓槽的優(yōu)化技術(shù),取得了緩解圍巖壓力、控制圍巖變形的預(yù)期效果。文獻[5]631基于深部厚煤層回采巷道的復(fù)雜地質(zhì)條件,采用鉆孔探測的微觀研究方法探討了巷道圍巖的破壞模式和分區(qū)破裂化特征,提出了錨索梁耦合讓壓支護的優(yōu)化方案。文獻[6]采用工程力學(xué)和模擬試驗的方法系統(tǒng)研究了回風(fēng)石門軟巖巷道沉頂、折幫、底鼓的變形破壞機理,提出了“錨網(wǎng)注噴”的復(fù)合型耦合支護技術(shù)。

針對顧橋礦深部巷道圍巖失穩(wěn)變形的時效性特點和空間支護難題,筆者在深刻剖析圍巖屬性和巖層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,采用數(shù)值模擬、理論分析及工程實踐的綜合研究方法分析了深部巷道巖移變形的演化特征,揭示了圍巖失穩(wěn)破壞的力學(xué)機理,相應(yīng)提出了巷道圍巖穩(wěn)定性控制的技術(shù)措施,為深部圍巖的常態(tài)化治理和巷道支護拓寬了思路。

1工程地質(zhì)背景

顧橋礦1114(3)工作面位于北一采區(qū)上部,北為F87采區(qū)邊界斷層,南至北一13-1軌道上山,東為1115(3)工作面采空區(qū),西為1113(3)工作面采空區(qū),下為1114(1)工作面采空區(qū)。該工作面軌道順槽長2 835 m,運輸順槽長2 843 m,切眼長241 m。工作面煤層賦存較穩(wěn)定,以13-1煤為主采煤層,煤層均厚4.0 m。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一般含1~2層泥巖夾矸。煤層傾角1°~10°,平均傾角3°,為近水平煤層。13-1煤層偽頂缺失,直接頂由泥巖、砂質(zhì)泥巖和13-2煤組成;老頂為砂質(zhì)泥巖。工作面斷層比較發(fā)育,整個工作面掘進過程中將揭露正斷層28條,這些斷層不僅破壞煤層的連續(xù)性,而且可能使工作面局部出現(xiàn)煤層變薄區(qū)。巷道垂深較大,屬于典型的深井巷道支護問題。目前下伏的1114(1)回采工作面回采時間間隔短,對1114(3)工作面煤層頂?shù)装迤茐倪€沒完全穩(wěn)定,巷道圍巖穩(wěn)定性控制難度明顯增大,過1114(1)工作面回采線之外應(yīng)力集中區(qū)需加強防突工作。

2深部圍巖破壞特征的數(shù)值模擬

2.1模型建立與參數(shù)設(shè)定

本次建模在顧橋礦綜采工作面地質(zhì)原型的基礎(chǔ)上,運用計算機三維有限差分軟件FLAC3D對巷道圍巖的變形破壞機理和力學(xué)演化特征進行宏觀性研究。模型的幾何尺寸設(shè)計為:長×寬×高= 80m×40m×66m,即對66 m厚的覆巖結(jié)構(gòu)進行模擬分析。模型分兩種支護狀態(tài)進行建模分析,一是模擬金屬支架等純剛性支護狀態(tài)下的巷道圍巖破壞特征,將剛性支架的支護強度換算成實際支撐的巖層荷載,參照具體巷道的布設(shè)狀況,在模擬巖層的砂質(zhì)泥巖中部開挖矩形巷道,巷道斷面的幾何大小為長×寬 = 5.5m×3.5m,取巷道長為5.5 m,寬為3.5 m;二是模擬錨桿(索)支護狀態(tài)下的巷道圍巖破壞情況,在模擬巖層的砂質(zhì)泥巖中部開挖幾何尺寸為5.5m×3.5m的矩形巷道,在巷道頂板布置6根高強錨桿,相鄰錨桿間距0.8 m;在巷道兩幫各布置3根高強錨桿,間距0.8 m,模型布置概況如圖1所示。計算過程中,模型的網(wǎng)格和節(jié)點數(shù)劃分較多,能夠準確地反映出覆巖結(jié)構(gòu)的層狀特性。

(a) 剛性支護狀態(tài)(b) 錨桿支護狀態(tài)

圖1模型布置簡圖模擬巖層自下而上共分十層,具體巖層的力學(xué)參數(shù)如表1所示。模型四側(cè)定義為單約束位移邊界,底部設(shè)計為全約束位移邊界,頂部定義為自由邊界??紤]到覆巖運動的隨機性和復(fù)雜性,模型以上的巖層重量以均布荷載的形式垂直加載。模型采用Mohr-Coulomb屈服準則來判斷巖體的破壞程度,其力學(xué)表達式[7]為

fs=σ3-σ11-sin φ1+sin φ+2c1-sin φ1+sin φ

式中:σ1 為最大主應(yīng)力,MPa;σ3為最小主應(yīng)力,MPa;c為巖石的黏聚力,MPa;φ為內(nèi)摩擦角,(°)。表1巖石力學(xué)參數(shù)表

2.2模擬結(jié)果分析

1) 圍巖塑性區(qū)的破壞特征。巷道進入深部開采以后,原巖應(yīng)力驟然增大,圍巖側(cè)向應(yīng)力增加導(dǎo)致巖體由彈性變形向塑性破壞過渡,隨著采掘活動的進行,塑性破壞區(qū)從巷道周邊向圍巖深部發(fā)展,直接影響到礦壓顯現(xiàn)的劇烈程度。

矩形巷道兩種支護狀態(tài)下的圍巖塑性區(qū)破壞特征如圖2所示,直觀反映出圍巖塑性區(qū)的分布范圍和擴展趨勢。矩形巷道的圍巖破壞最先由巷幫中部開始,隨后破壞范圍向幫頂和幫底延伸,致使整個巷幫發(fā)生擠壓破裂和拉伸變形。隨著掘進時間的推移,塑性破壞區(qū)由巷幫擴展到頂部和底部,且在巷道頂?shù)装宓募绺C交叉處破壞深度較大,圍巖發(fā)生瞬時突變破壞的可能性增加。與剛性支護相比,錨桿支護可以將圍巖塑性區(qū)懸吊在深部穩(wěn)定巖層上方,保持圍巖的完整性和協(xié)調(diào)性,較好地控制著塑性區(qū)的空間發(fā)展趨勢。通過分析圍巖塑性區(qū)的分布范圍和擴展空間,可以得到圍巖破壞的力學(xué)特征、演變形態(tài)和發(fā)展方向,為圍巖破裂機制的研究提供理論參考。 (a) 剛性支護狀態(tài) (b) 錨桿支護狀態(tài)

圖2圍巖塑性區(qū)的破壞云圖2) 圍巖位移場的變形特征。深井巷道圍巖的變形破壞受巖層結(jié)構(gòu)、圍巖屬性、開采深度、地質(zhì)條件、構(gòu)造應(yīng)力、地溫地壓、節(jié)理裂隙、水文瓦斯等多種因素制約,是圍巖應(yīng)力場、能量場、裂隙場和瓦斯?jié)B流場多場耦合效應(yīng)綜合作用的結(jié)果[8]。巷道圍巖的變形特征主要依據(jù)頂板下沉量、巷幫移近量和圍巖底鼓量來集中體現(xiàn),通過對工作面不同推進度下的圍巖變形量進行追蹤監(jiān)測,得到兩種支護狀態(tài)下工作面進尺與巷道表面位移的變形曲線(見圖3)。

工作面推進度/m

1. 巷幫移近量;2. 底板移近量;3. 頂板下沉量

(a) 剛性支護狀態(tài)

工作面推進度/m

1. 巷幫移近量;2. 底板移近量;3. 頂板下沉量

(b) 錨桿支護狀態(tài)

圖3巷道表面位移的變形曲線

由圖3不難看出,深部巷道的圍巖變形量較淺部開采有所增大,圍巖位移量普遍偏高。在整個巷道圍巖的移動變形過程中,受開采擾動和高應(yīng)力作用的影響巷道兩幫的移近量及底鼓量相對較大,頂板下沉量最小。頂板的受壓變形和下沉運動使得巷幫產(chǎn)生彈塑性變形,巷幫的卸壓擴容和水平移動向巖層下部發(fā)展,促使巷道底板彎曲膨脹,產(chǎn)生底鼓變形。巷道底鼓已成為深井開采無法回避的技術(shù)難題,對深部巷道的支護設(shè)計提出了更高要求。巷道采用錨桿支護后,圍巖變形量較剛性支護偏小,巷幫收斂量和頂?shù)装逑鄬σ平科毡檩^低,起到了良好的支護效果。綜合分析可知,巷道圍巖的變形特征具有明顯的時間性和空間性,巷道的開掘活動誘發(fā)巷幫的移動變形,巷幫移近量的迅速增加對頂?shù)装宓膸r層運動產(chǎn)生卸壓影響,引發(fā)頂板下沉和底鼓變形,巷幫的動態(tài)移近和頂?shù)装宄掷m(xù)變形相互作用,加劇了圍巖的失穩(wěn)變形和破裂程度。

3) 圍巖應(yīng)力場的演化特征。巷道開掘以后,圍巖應(yīng)力時刻處于動態(tài)的變化過程,通過記錄圍巖應(yīng)力的演化形態(tài),便于得到圍巖應(yīng)力的分布特征,巷道采用剛性支護和錨桿支護兩種支護狀態(tài)的圍巖雙向應(yīng)力演化過程如圖4~圖5所示。

(a) 垂直應(yīng)力 (b) 水平應(yīng)力

圖4剛性支護狀態(tài)巷道圍巖應(yīng)力演化云圖

(a) 垂直應(yīng)力 (b) 水平應(yīng)力

圖5錨桿支護狀態(tài)巷道圍巖應(yīng)力演化云圖從力學(xué)行為的演化角度分析,巷道采掘活動的實質(zhì)也是圍巖應(yīng)力隨機產(chǎn)生、漸進變化、實時調(diào)整、動態(tài)演化和連續(xù)發(fā)展的過程。由圖4可以看出,剛性支護狀態(tài)的巷道圍巖應(yīng)力分布具有鮮明的對稱性,應(yīng)力分布形態(tài)關(guān)于巷道中心位置對稱,垂直應(yīng)力整體分布特征呈“蝴蝶狀”由內(nèi)向外輻射擴展,水平應(yīng)力則呈“瓢蟲狀”由外向內(nèi)密集收縮。巷道四周的肩窩交叉處應(yīng)力數(shù)值普遍較大,是應(yīng)力集中的重點區(qū)域,因此巷道支護過程中應(yīng)注重對巷道幫頂和幫底的密集加固。圍巖垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力相比,前者的應(yīng)力數(shù)值偏大,分布范圍較廣,在蝴蝶狀的羽翼呈放射狀向外環(huán)形輻射,對圍巖活動產(chǎn)生了重要影響。對圖5分析發(fā)現(xiàn),錨桿支護的巷道圍巖受力較為均衡,頂板及巷幫處于錨桿集中受力區(qū)域,應(yīng)力分布形態(tài)較為規(guī)則。整體來看,巷道圍巖的變形破壞是雙向應(yīng)力耦合作用的結(jié)果,垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力的疊加影響導(dǎo)致了巷道的膨脹變形和塑性破壞。

3穩(wěn)定性控制技術(shù)

巷道圍巖的穩(wěn)定性由巖體強度、結(jié)構(gòu)特征和圍巖受力狀態(tài)共同決定,圍巖的承載性能和力學(xué)性質(zhì)對巷道穩(wěn)定性控制起到關(guān)鍵作用[2]539。巷道開掘后圍巖的承載結(jié)構(gòu)和受力狀態(tài)發(fā)生改變,導(dǎo)致巖體的穩(wěn)定模式受到?jīng)_擊,不穩(wěn)定特征顯現(xiàn)。根據(jù)巷道維穩(wěn)的整體性、全面性、結(jié)構(gòu)性、有效性和時效性原則[5]635,需在探明圍巖空間結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上,尋求支護形式與圍巖特征的契合點,最大限度地發(fā)揮支護優(yōu)勢,控制圍巖變形,確保巷道安全穩(wěn)定。鑒于深部礦井支護方式的多樣性和復(fù)雜性,需根據(jù)具體的礦井開采條件合理選擇支護類型,文中選取三種較為典型的巷道支護技術(shù)對深部圍巖的變形破壞進行有效控制,從宏觀上探討巷道圍巖的穩(wěn)定性控制手段和技術(shù)措施。

3.1巷道斷面全封閉支護技術(shù)

針對深部巷道巷幫移近量大、頂板下沉嚴重、底鼓變形突出的特點,對巷道斷面的重點區(qū)域采用全封閉支護技術(shù),借助全封閉式金屬支架對巷道圍巖進行整體性支護,控頂必須控幫,控幫必先控底,實行“頂-幫-底”的全方位綜合控制。巷道斷面全封閉支護技術(shù)的關(guān)鍵在于合理選擇支架型號,采用大壓茬、多卡欄提高支架工阻,借助多路固定拉桿提高金屬支架的整體穩(wěn)定性,且及時進行架后鋪網(wǎng)和壁后充填[9]23。封閉式支架能夠顯著提高鋼棚的支護強度和抵抗外壓的能力,使整個支架作為受力整體發(fā)揮支撐作用,避免圍巖局部應(yīng)力集中對支架造成的沖擊破壞,一定程度上起到了卸載和分壓的作用。其中U型鋼全封閉式支護方式如圖6所示。此類支護技術(shù)主要應(yīng)用于高地應(yīng)力、圍巖松軟破碎、巖體不具備可錨性及可注性等復(fù)雜地質(zhì)條件下的回采巷道[9]16。

圖6U型鋼全封閉式支護3.2“三錨”組合強化支護技術(shù)

對于巷道圍巖結(jié)構(gòu)性強、完整性好、自穩(wěn)性高的區(qū)域,可以采用以錨桿、錨索、錨噴為主體的“三錨”組合強化支護技術(shù),充分發(fā)揮圍巖的承載能力,改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài)。錨桿支護主要通過錨桿自身強大的預(yù)緊力對錨固區(qū)內(nèi)的圍巖變形進行有效控制,保持圍巖的完整性和連續(xù)性,及時調(diào)整圍巖應(yīng)力,做到能量的有序釋放。高預(yù)應(yīng)力錨索能將錨桿支護形成的次生承載層與圍巖的關(guān)鍵承載層相連,形成應(yīng)力組合的骨架網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),擴大巖體的承載范圍,提高圍巖承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[10]。錨噴支護則是通過在錨桿支護的圍巖表面噴射混凝土,增大圍巖表層的粘結(jié)力,影響圍巖自由面應(yīng)力的擴散機制,錨噴過后的圍巖利于形成雙承載網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),具有較高的抗裂強度和抗彎剛度,能夠適應(yīng)更大范圍的圍巖變形,增強支護能力,強化支護效果。“三錨”組合強化支護技術(shù)對圍巖結(jié)構(gòu)的要求較高,尤其適用于地質(zhì)條件簡單、圍巖整體性好、巖體承載力強的礦井,其支護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)如圖7所示。

圖7“三錨”組合強化支護結(jié)構(gòu)圖3.3錨梁網(wǎng)索耦合讓壓聯(lián)合支護技術(shù)

對復(fù)雜地質(zhì)條件下的巷道圍巖,錨桿支護很難滿足其支護深度和預(yù)定要求,此時巷道圍巖適宜采用錨網(wǎng)帶、鋼梁與預(yù)應(yīng)力錨索耦合讓壓的聯(lián)合支護技術(shù)。通過錨網(wǎng)帶與金屬鋼梁的固結(jié)作用形成承載主體,對巷道關(guān)鍵部位進行有針對性的錨索加強支護,錨網(wǎng)與錨索的讓壓耦合,使得巷道頂板內(nèi)形成承壓拱效應(yīng),抑制了巷道的圍巖變形和深度破壞(見圖8)。錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護技術(shù)應(yīng)用于深部巷道的成功實踐,為深部圍巖支護模式的發(fā)掘開辟了新的思路。此類支護技術(shù)更多適用于地質(zhì)條件較差、巖層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高地應(yīng)力的軟巖矩形巷道。

圖8錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護示意圖

4工程實踐

4.1支護方案設(shè)計

顧橋礦1114(3)工作面的運輸順槽、軌道順槽及切眼的巷道斷面均設(shè)計為矩形斷面,其中:運順順槽的巷道斷面凈寬×凈高= 5.6m×3.4m;軌道順槽的巷道斷面凈寬×凈高= 5.4m×3.4m;切眼的巷道斷面凈寬×凈高= 8.3m×3.4m。巷道支護初期設(shè)計采用矩形金屬支架的被動支護方式,金屬支架用量大且支架易因受載不均發(fā)生彎曲變形造成支架損壞,維修工作繁重,巷幫膨脹變形和底鼓現(xiàn)象時有發(fā)生。

后期針對工作面的地質(zhì)特點和支護現(xiàn)狀,設(shè)計采用錨網(wǎng)帶、鋼梁與預(yù)應(yīng)力錨索耦合讓壓的聯(lián)合支護技術(shù),對兩順槽的支護參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計。

1) 巷道頂板采用7根IV級左旋螺紋鋼超高強預(yù)拉力錨桿加5.2 m長M5型鋼帶、8#菱形金屬網(wǎng)聯(lián)合支護,錨桿規(guī)格為Ф22-M24-2800 mm。錨桿用Ф32 mm鉆頭打眼、兩節(jié)Z2380型樹脂藥卷加長錨固;錨桿間距800 mm,排距800 mm。金屬網(wǎng)搭接長度200 mm,壓茬部分應(yīng)全部壓在鋼帶下方,每隔150 mm用不小于16#鐵絲進行有效連接。

2) 巷道兩幫采用5根左旋螺紋鋼等強預(yù)拉力錨桿加3.2m長M5型鋼帶、8#菱形金屬網(wǎng)聯(lián)合支護,錨桿規(guī)格為Ф22-M24-2500mm。每根錨桿采用一節(jié)Z2380型樹脂藥卷加長錨固,錨桿間距750mm,排距800 mm。巷道超高導(dǎo)致幫部鋼帶離底板超過300 mm時,必須在巷道下方沿走向鋪鋼帶壓網(wǎng)打錨桿。金屬網(wǎng)搭接長度200 mm,每隔150 mm用不小于16#鐵絲進行有效連接。

3) 在頂板每排錨桿中間位置布置一套高預(yù)應(yīng)力錨索梁,鋼絞線規(guī)格為Φ21.8mm×7700mm,鋼絞線下鋪設(shè)2.6 m的T2型鋼帶,鋼帶上三眼孔間距1.1 m,排距為800 mm。同時沿巷道走向布置兩排走向錨索梁,鋼絞線下連續(xù)鋪設(shè)2.6 m的T2型鋼帶。所有的錨索和鋼帶間配鐵墊,規(guī)格200mm×140mm× 8mm。錨索眼孔深度為7.5 m,每孔采用三節(jié)Z2380樹脂藥卷加長錨固,以保證錨固效果。錨索梁緊跟迎頭施工,具體參數(shù)如圖9所示。

4) 頂板與巷幫破碎處施工單體錨桿配大托盤加強支護,采用加長錨固方式,每根錨桿采用兩節(jié)Z2380型樹脂藥卷錨固。頂板不平整時錨索梁改為打單體錨索,并配合400mm×400mm×10mm大托盤安裝,錨索按“5-5”布置,錨索錨固要求及其它參數(shù)不變。

圖9錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護方案圖4.2支護效果分析

對工作面兩順槽采用金屬支架支護和錨梁網(wǎng)索耦合讓壓聯(lián)合支護兩種方式的支護效果進行統(tǒng)計分析,借助多點位移計對不同支護方案下的巷道圍巖表面位移變化量進行現(xiàn)場觀測,歷經(jīng)60 d得到巷道圍巖的位移變形曲線(見圖10)。 觀測時間/d

1. 原支護方案;2. 現(xiàn)支護方案

(a) 巷幫移近量支護方案對比

觀測時間/d

1. 原支護方案;2. 現(xiàn)支護方案

(b) 頂?shù)装逑鄬σ平恐ёo方案對比

圖10巷道表面位移變化曲線

由圖10可以看出,自巷道采用錨網(wǎng)帶、鋼梁與預(yù)應(yīng)力錨索耦合讓壓的聯(lián)合支護技術(shù)以后,巷幫收斂量由之前的153 mm減少到118 mm,位移下降幅度22.9%;頂?shù)装逑鄬σ平坑芍暗?25mm縮減到98 mm,降幅21.6%,并于40 d左右圍巖變形趨于穩(wěn)定。通過高強度預(yù)拉力錨桿與高預(yù)應(yīng)力錨索的協(xié)同配合作用,支護應(yīng)力增大,圍巖自承能力增強,巷道頂?shù)装寮皟蓭鸵平俣蕊@著降低并趨于穩(wěn)定,頂板下沉量、巷幫移近量與巷道底鼓量明顯減小,能夠?qū)ο锏啦煌臻g和地點進行有針對性的定點加固和強化支護,支護技術(shù)先進。另外,巷道維修量小,大大減少維修工作,維修成本降低近50%,經(jīng)濟效益顯著。而且該支護技術(shù)能較好地控制圍巖變形,保持巷道穩(wěn)定,極大改善了深部圍巖的維護狀態(tài),安全性高。

5結(jié)論

1) 在深刻剖析礦井圍巖屬性和巖層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,采用數(shù)值模擬的方法研究了深部圍巖變形破壞的力學(xué)機理,得到了圍巖塑性區(qū)的分布范圍和擴展空間,揭示了圍巖位移場的變形特征和圍巖應(yīng)力隨機產(chǎn)生、連續(xù)變化、實時調(diào)整及動態(tài)發(fā)展的演化規(guī)律,為深部圍巖穩(wěn)定性控制方案的提出奠定了理論基礎(chǔ)。

2) 根據(jù)巷道維穩(wěn)的整體性、全面性、結(jié)構(gòu)性、有效性和時效性原則,提出了巷道穩(wěn)定性控制的三大技術(shù)措施,即巷道斷面全封閉支護技術(shù)、“三錨”組合強化支護技術(shù)和錨梁網(wǎng)索耦合讓壓聯(lián)合支護技術(shù)。

3) 結(jié)合顧橋礦1114(3)工作面巷道支護的工程實踐,將工作面的運輸順槽、軌道順槽及切眼的巷道斷面都設(shè)計為矩形斷面,并選擇采用錨網(wǎng)帶、鋼梁與預(yù)應(yīng)力錨索耦合讓壓的聯(lián)合支護技術(shù),有效控制了圍巖變形,取得了良好的支護效果。

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(責(zé)任編輯:何學(xué)華,吳曉紅)

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