【摘要】：巷道頂板淋水是影響煤礦巷道穩(wěn)定性的主要因素之一,由于采動貫通水力通道,裂隙水和空區(qū)水與巷道圍巖長期接觸,巷道產(chǎn)生片幫、冒頂?shù)葒?yán)重的巷道變形破壞問題,直接威脅到了礦井的安全生產(chǎn)。因此,對于巷道淋水頂板條件下,圍巖穩(wěn)定性與水影響機理,以及該類巷道控制研究具有一定的工程意義和研究價值。以潞安集團潞臨公司黑龍煤礦9、10+11~#煤層2104運輸順槽和2102回風(fēng)順槽為工程背景,通過圍巖礦物組分測試(XRD衍射分析)、礦井水質(zhì)測試(離子色譜儀分析)、掃描電鏡微觀測試(SEM)、圍巖崩解測試、圍巖力學(xué)性質(zhì)測試等實驗室測試,以及錨桿(索)原位拉拔現(xiàn)場測試,理論分析計算等研究手段,并結(jié)合FLAC~(3D)數(shù)值模擬軟件,對2104運輸順槽淋水頂板巷道失穩(wěn)特征與機理展開研究,基于失穩(wěn)機理對2102回風(fēng)順槽穩(wěn)定性控制技術(shù)進行研究。1)通過現(xiàn)場調(diào)研和理論分析發(fā)現(xiàn),2104運輸順槽頂板淋水來源為上覆巖溶水及2~#煤層空區(qū)水;淋水頂板巷道表現(xiàn)為淋水區(qū)段頂板破碎下沉、兩幫變形嚴(yán)重、支護失效等失穩(wěn)特征;失穩(wěn)主要影響因素為頂板強度、支護方式及支護效果;圍巖穩(wěn)定性分級結(jié)果為III級中等穩(wěn)定性圍巖。2)黑龍煤礦2104運輸順槽淋水頂板巷道失穩(wěn)受多重因素影響:(1)礦物組分測試結(jié)果表明,2104運輸巷圍巖是黏土礦物發(fā)育的軟巖,其中膨脹性軟巖高嶺石占巖石總成分的23.2%~32.2%,圍巖強度較低;(2)礦井水質(zhì)及微觀測試結(jié)果表明,偏酸性頂板淋水與圍巖中頂板泥巖相互作用,圍巖礦物組分和微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,膠結(jié)性較差的煤泥巖孔隙與裂隙發(fā)育,巷道圍巖承載能力下降,是巷道圍巖嚴(yán)重破壞的根本原因;(3)錨固原位拉拔測試結(jié)果表明,錨固劑受頂板淋水影響,粘結(jié)強度降低,較非淋水區(qū)段,淋水區(qū)段頂錨桿、錨索錨固力分別下降22.5%和10%,淋水區(qū)段頂錨桿全部失效,錨索存在部分失效,圍巖變形加快;(4)數(shù)值模擬結(jié)果表明,巷道受掘進期間擾動影響,應(yīng)力集中,較巷道非淋水區(qū)段,淋水區(qū)段圍巖塑性破壞區(qū)范圍增加21.4%~90%;圍巖頂板、底板及兩幫變形量分別增加16.6%、58.9%和65.6%;(5)回采期間,隨著前方支承壓力的增大,淋水區(qū)段圍巖反復(fù)浸水和風(fēng)化破壞,圍巖變形量劇增。3)基于2104運輸順槽淋水頂板巷道失穩(wěn)機理,以2102回風(fēng)順槽作為研究對象,提出防治水(空區(qū)水科學(xué)探放、巖溶水疏干降壓、巷道圍巖巷道防風(fēng)隔水)和分區(qū)段支護的控制對策,并提出巷道穩(wěn)定性支護方案,綜合考慮安全性與經(jīng)濟性,選取最優(yōu)控制方案。4)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明,2102回風(fēng)順槽自采用穩(wěn)定性控制方案以來,較2104運輸順槽,圍巖頂?shù)装濉蓭鸵平糠謩e下降70%和55%,淋水區(qū)段的頂錨桿和錨索錨固性能基本未受淋水影響,巷道維護效果良好,實踐證明該控制方案合理有效,為類似工程條件下的圍巖穩(wěn)定性控制提供有益參考和指導(dǎo)。 【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD353

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