【摘要】：隨著煤炭資源的開采深度不斷增加,煤巖體力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了巨大變化,巷道圍巖控制變得愈加困難。不僅如此,許多深部巷道在高地應(yīng)力與工作面采動(dòng)的疊加影響下圍巖應(yīng)力環(huán)境會(huì)進(jìn)一步劣化,解決高應(yīng)力巷道圍巖持續(xù)大變形問題刻不容緩。本文以東龐礦深部水平11采區(qū)軌道巷為研究對象,綜合采用數(shù)值模擬、理論計(jì)算和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)等方法,圍繞圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移和巷道大變形控制展開研究,提出了預(yù)留變形空間的“卸壓+讓壓”聯(lián)合控制技術(shù)并成功應(yīng)用于現(xiàn)場。論文主要研究內(nèi)容如下:(1)根據(jù)11采區(qū)軌道巷工程地質(zhì)條件與變形破壞特征,采用數(shù)值模擬的方法,研究了不同擾動(dòng)下巷道圍巖的應(yīng)力分布特征和演化規(guī)律,分析了不同層位關(guān)系下的巷幫圍巖垂直應(yīng)力分布特點(diǎn);分析了不同擾動(dòng)、不同停采線位置對11采區(qū)軌道巷圍巖變形的影響程度,以及巷道不同部位淺部圍巖變形規(guī)律,探討了導(dǎo)致支護(hù)構(gòu)件破斷失效的原因。(2)從改善圍巖應(yīng)力環(huán)境的角度出發(fā),提出采用巷內(nèi)鉆孔卸壓技術(shù)轉(zhuǎn)移巷道淺部圍巖高應(yīng)力。根據(jù)彈性力學(xué)理論對鉆孔周圍應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行了分析,推導(dǎo)了側(cè)壓系數(shù)不為1情況下鉆孔卸壓區(qū)分布半徑解析式;結(jié)合理論分析與現(xiàn)場觀測結(jié)果,確定了卸壓方位和卸壓時(shí)機(jī);采用數(shù)值計(jì)算的方法,結(jié)合鉆孔卸壓效果綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)(應(yīng)力峰值、應(yīng)力峰值位置、原峰值位置垂直應(yīng)力與相鄰孔間應(yīng)力峰值特征),確定了卸壓鉆孔關(guān)鍵參數(shù)(長度、間距、排距和直徑)的合理取值范圍。(3)分析了讓壓錨桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn),及其讓壓作用的實(shí)現(xiàn)方式。通過對不同類型讓壓管進(jìn)行單軸載荷試驗(yàn),得到了單讓壓管、雙讓壓管、高強(qiáng)雙讓壓管的載荷—變形曲線,分析了其各階段的力學(xué)特征,得到了不同類型讓壓管讓壓點(diǎn)、最大讓壓行程、讓壓穩(wěn)定系數(shù)等性能參數(shù),并結(jié)合試驗(yàn)巷道工程實(shí)際,選擇了合理規(guī)格的讓壓管構(gòu)件。(4)基于理論分析和數(shù)值模擬的研究結(jié)果,提出了預(yù)留變形空間的“卸壓+讓壓”聯(lián)合控制技術(shù),明確了施工工藝流程并將其應(yīng)用于工業(yè)性試驗(yàn)。通過對試驗(yàn)巷道圍巖變形量和錨桿軸力進(jìn)行監(jiān)測,分析了軌道巷圍巖控制效果與礦壓顯現(xiàn)規(guī)律,現(xiàn)場觀測結(jié)果表明該聯(lián)合控制技術(shù)能夠較好地實(shí)現(xiàn)高應(yīng)力巷道圍巖穩(wěn)定性控制。
【圖文】：

圖 1-4 預(yù)應(yīng)力讓壓錨桿Figure 1-4 Prestressed yielding bolt多學(xué)者對讓壓支護(hù)技術(shù)已經(jīng)展開了深入研究，應(yīng)用范工程行業(yè)中。連傳杰等[64-65]基于讓壓錨桿結(jié)構(gòu)和力有限元計(jì)算模型，，分析了圍巖應(yīng)力分布、位移特征和壓錨桿性能參數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)對錨桿支護(hù)效果的影響法分別對不同類型的錨桿進(jìn)行了拉拔試驗(yàn)并進(jìn)行對桿的軸力分布特征。劉立民等[67-68]針對讓壓錨桿開展試驗(yàn)，提出預(yù)應(yīng)力耦合讓壓支護(hù)體系控制方案，解決控制問題。符星星[69]根據(jù)讓壓構(gòu)件與錨索索體受力錨索支護(hù)體系以及三種讓壓構(gòu)件與錨索的耦合作用同讓壓構(gòu)件的材料性質(zhì)和特征參數(shù)對讓壓支護(hù)效果]針對深部軟弱圍巖巷道持續(xù)大變形的工程特點(diǎn)，提幫進(jìn)行讓壓支護(hù)、底板開槽配合注漿進(jìn)行卸壓支護(hù)為術(shù)，在高強(qiáng)支護(hù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了全斷面的讓壓調(diào)整。

國內(nèi)外許多學(xué)者對讓壓支護(hù)技術(shù)已經(jīng)展開了深入研究，應(yīng)用范圍也從煤其他巖土工程行業(yè)中。連傳杰等[64-65]基于讓壓錨桿結(jié)構(gòu)和力學(xué)模型，建讓壓錨桿有限元計(jì)算模型，分析了圍巖應(yīng)力分布、位移特征和錨桿載預(yù)應(yīng)力讓壓錨桿性能參數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)對錨桿支護(hù)效果的影響。朱彥[6計(jì)算的方法分別對不同類型的錨桿進(jìn)行了拉拔試驗(yàn)并進(jìn)行對比，分析了與普通錨桿的軸力分布特征。劉立民等[67-68]針對讓壓錨桿開展了讓壓性現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)，提出預(yù)應(yīng)力耦合讓壓支護(hù)體系控制方案，解決了不同類巖穩(wěn)定性控制問題。符星星[69]根據(jù)讓壓構(gòu)件與錨索索體受力狀態(tài)的差四種讓壓錨索支護(hù)體系以及三種讓壓構(gòu)件與錨索的耦合作用模式，并在分析了不同讓壓構(gòu)件的材料性質(zhì)和特征參數(shù)對讓壓支護(hù)效果的影響。陳輝等[70]針對深部軟弱圍巖巷道持續(xù)大變形的工程特點(diǎn)，提出以高預(yù)錨索對頂幫進(jìn)行讓壓支護(hù)、底板開槽配合注漿進(jìn)行卸壓支護(hù)為核心的卸調(diào)控制技術(shù)，在高強(qiáng)支護(hù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了全斷面的讓壓調(diào)整。單仁亮等量分析法，推導(dǎo)了讓壓錨桿不同階段的能量本構(gòu)方程和系統(tǒng)能量方程桿數(shù)量、預(yù)留空間和錨桿支護(hù)參數(shù)的理論確定公式。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD353

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2640551