基于信息化監(jiān)測的軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)

發(fā)布時間：2020-08-07 05:50

【摘要】：煤礦深井軟巖巷道因受巖體特性、地應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造等復(fù)雜因素影響,常因其支護(hù)結(jié)構(gòu)選型、參數(shù)選取、施工工藝等方面缺乏科學(xué)指導(dǎo),導(dǎo)致軟巖巷道圍巖失穩(wěn)破壞。因此,針對其支護(hù)條件的不確定性,運用巷道耦合支護(hù)理論,基于信息化施工方法,開展基于信息化監(jiān)測的軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)研究,對解決深井軟巖巷道支護(hù)技術(shù)難題,具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本文研究了軟巖巷道不同類型支護(hù)與圍巖的耦合作用機理,分析圍巖變形與支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度、受力特征之間的相關(guān)性;根據(jù)煤礦軟巖巷道變形和支護(hù)受力監(jiān)測的主要技術(shù)特點,通過對多源信息的交叉對比和相互佐證,提出了多源信息聯(lián)合監(jiān)測方法,給出了信息化監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與預(yù)測方法。以淮南顧橋煤礦-952m裝載膠帶機軟巖巷道為工程背景,通過巖樣測試獲得了其物理力學(xué)特性,結(jié)合該巷道支護(hù)設(shè)計與施工工序,提出了包括圍巖松動圈、裂隙離層位移、硐壁表面收斂位移、錨桿(索)受力等在內(nèi)的多源信息聯(lián)合監(jiān)測方案,并介紹了現(xiàn)場監(jiān)測實施過程。巖樣測試與監(jiān)測結(jié)果表明,砂巖孔隙0-0.1μm孔徑分布超過60%,可注性較差;施工擾動對軟巖巷道變形影響顯著,多個位置圍巖位移與時間曲線在經(jīng)受開挖擾動后出現(xiàn)反彎點,擾動結(jié)束后,巷道變形則趨于穩(wěn)定。結(jié)合顧橋礦-952m井底裝載膠帶機巷圍巖監(jiān)測結(jié)果,采用FLAC-3D軟件數(shù)值模擬了不同長度錨索、不同間距錨桿的支護(hù)方式下,軟巖巷道圍巖與支護(hù)耦合機理。分析表明,在深部高地應(yīng)力作用下,頂板塑性區(qū)范圍達(dá)到3.5m左右;幫部直墻段塑性區(qū)深度達(dá)4m;底板未設(shè)錨桿(索)支護(hù),其塑性區(qū)深度最大達(dá)4.5m左右,與鉆孔成像測試情況基本吻合;錨桿支護(hù)對于減少塑性區(qū)變形效果較好,在相同支護(hù)間排距下錨索長度條件下,索頭應(yīng)錨固在穩(wěn)定圍巖中,合理選取錨桿、錨索支護(hù)體設(shè)計參數(shù),可獲得技術(shù)與經(jīng)濟的最佳效益。最后,依據(jù)上述研究,提出了顧橋礦-952m井底裝載膠帶機巷圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)與對策,即采用棚架為半圓拱形的U型鋼支護(hù)形式,提高對巷道壁面的徑向支護(hù)阻力,控制破裂碎脹區(qū)發(fā)展;U型鋼棚架支護(hù)并進(jìn)行二次噴漿封閉圍巖后,對破裂碎脹區(qū)和應(yīng)變軟化區(qū)進(jìn)行注漿加固,強化承壓環(huán)的承載能力。按此控制技術(shù)與對策實施,取得了良好的工程實踐效果。圖54表11參50
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD322.4;TD353
【圖文】：