近些年來,煤礦的開采深度越來越大,隨之而來的就是巷道圍巖體所處地質(zhì)環(huán)境的愈加復(fù)雜。深部巷道圍巖較淺部出現(xiàn)了許多其獨(dú)有的特征,并不可避免的造成了多種工程災(zāi)害,如巷道地壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈,底鼓及兩幫片幫嚴(yán)重,溫度普遍升高及巖石流變現(xiàn)象嚴(yán)重等,這些災(zāi)害極大的威脅著井下工作人員的生命安全,進(jìn)而影響礦井的高效生產(chǎn)。深部大變形巷道的支護(hù)問題如今已受到了地下工程領(lǐng)域的高度重視,被視為了礦山開采未來30年內(nèi)最復(fù)雜也最有意義的課題。一方面它是解決老礦井向更深處開采的關(guān)鍵技術(shù)之一;另一方面,它對城市地下空間的開發(fā)和各種隧道的建設(shè)也具有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用,因此,對深部大變形巷道圍巖應(yīng)力、變形和支護(hù)技術(shù)的研究是刻不容緩的。目前,對于深部大變形巷道的支護(hù)技術(shù)主要有三種:受新奧法啟發(fā)而形成的錨噴二次或多次支護(hù);通過爆破,鉆孔,留巷等手段或方法,將巷道圍巖表面的高應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移的卸壓技術(shù);通過釋壓材料的壓縮變形來釋放圍巖表面高應(yīng)力的釋壓技術(shù)。相較與其它兩種支護(hù)技術(shù),釋壓支護(hù)技術(shù)在保證圍巖完整性的前提下能有效釋放圍巖中的高應(yīng)力,保持巷道的穩(wěn)定性。釋壓支護(hù)技術(shù)的核心在于釋壓材料的選擇,好的釋壓材料可以使釋壓支護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)得以充分發(fā)揮,因此,分析研究一種性能良好,經(jīng)濟(jì)效益的釋壓材料是一個非常有意義的課題。本文通過理論層面分析,實(shí)驗(yàn)室材料試驗(yàn),數(shù)值計(jì)算軟件模擬和工程實(shí)踐相結(jié)合的研究方法,對釋壓材料在深部大變形巷道支護(hù)中的應(yīng)用技術(shù)做出了研究,主要研究內(nèi)容如下:(1)對深部大變形巷道的破壞特征和影響因素進(jìn)行了分析總結(jié),并且基于蠕變模型和K-V模型對深部巷道圍巖的大變形做出了理論分析。(2)從力學(xué)和能量學(xué)的角度對釋壓支護(hù)的機(jī)理做出了分析說明,并通過對深部大變形巷道彈塑性力學(xué)的分析,得到了釋壓支護(hù)技術(shù)圍巖合適變形量的計(jì)算公式。(3)通過大量的文獻(xiàn)搜集和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)對三大類釋壓材料的性能進(jìn)行了研究,并通過對比分析確定了最佳的材料選擇。(4)以深部大變形巷道實(shí)際所處的地質(zhì)環(huán)境為原型,進(jìn)行FLAC~(3D)數(shù)值計(jì)算模型的構(gòu)建,并分別對三種釋壓材料在深部大變形巷道中的支護(hù)效果進(jìn)行數(shù)值模擬分析,從塑性區(qū)范圍、應(yīng)力變化和位移變化三個方面比較其支護(hù)效果的優(yōu)劣,從而確定最佳的釋壓材料。(5)將通過力學(xué)性能和數(shù)值模擬分析選定的釋壓材料運(yùn)用到新旺煤礦的巷道支護(hù)中去,并與原支護(hù)方案進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證其支護(hù)效果,從而確定釋壓支護(hù)技術(shù)對深部大變形巷道支護(hù)的實(shí)際意義。通過本文的研究,對深部大變形巷道釋壓支護(hù)技術(shù)有了更深刻的認(rèn)識,豐富了釋壓支護(hù)技術(shù)對釋壓材料的選擇,為釋壓支護(hù)技術(shù)在不同地質(zhì)條件下深部巷道中的應(yīng)用打下了基礎(chǔ),對我國深部地下工程的穩(wěn)定性控制貢獻(xiàn)了微薄之力。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD353
【部分圖文】：

研究技術(shù)路線圖

抗壓強(qiáng)度作為木質(zhì)釋壓材料的抗壓強(qiáng)度。（2）木質(zhì)釋壓材料抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)?zāi)静牡目箟簭?qiáng)度可以分為順紋抗壓強(qiáng)度和橫紋抗壓強(qiáng)度，順紋抗壓強(qiáng)度是指木材在紋理方向單位面積所能承受的最大應(yīng)力，木材的橫紋抗壓強(qiáng)度指木材在垂直于紋理方向單位面積所能承受的最大應(yīng)力。通常情況下，木材的橫紋抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)小于順紋抗壓強(qiáng)度，僅為后者的 10%～20%，一般在 10MPa 以下，而深部巷道圍巖所承受的應(yīng)力一般大于25MPa，所以在研究木質(zhì)釋壓材料時，對于天然木材，我們以其順紋抗壓強(qiáng)度作為衡量木材抗壓能力優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。① 試件的制作選取一段沒有明顯缺陷的楊木板材，然后用鋸條從中鋸下四個 75mm×75mm×75mm的正方體試塊，并將試塊的 6 個面刨光待用，松木試塊及木屑板試塊的制作與楊木試塊的制作類似，最終制得的三種材料的試塊照片如圖 3-1 所示。

圖 3-2 微機(jī)控制萬能電液壓力機(jī)2 Microcomputer controlled universal electro-hydrau壓縮照片如圖 3-3 所示，楊木與木屑板試件
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本文編號：2876533