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魏家地矿高应力软岩巷道破坏规律及其返修技术

作　者: 马忠元
导　师: 任建喜；梁习明
学　校: 西安科技大学
专　业: 矿业工程
关键词: 高应力软岩巷道围岩破坏机理返修联合支护
分类号: TD353
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

开展煤矿高应力软岩巷道支护技术研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文以魏家地煤矿二号石门返修工程为依托,采用理论分析与现场实践相结合的方法,对煤矿高应力软岩巷道的围岩变形规律及其返修技术进行了研究。主要内容与结论有:(1)研究了复杂条件下软岩巷道的变形破坏机理,重点分析了影响煤矿动压软岩巷道稳定的主要因素:巷道围岩的性质、巷道位置、埋深、采动影响、构造应力影响以及支护方式等。(2)采用钻孔窥视仪对围岩进行探测,确定了围岩松动范围,分析了二号石门破坏的主要原因。二号石门返修段破坏的主要原因是巷道埋深大、巷道布置在高应力(向斜构造上)、已采工作面采空区矿压显现剧烈、采掘接续紧张导致采区布置不合理、煤柱留设宽度和位置不合理、支护形式选择不尽合理。(3)完成了二号石门返修段的支护方案设计。确定采用锚杆(索)、锚注联合支护方案作为二号石门返修段的一次支护方案、预留刚隙柔层支护技术与反拱配合使用进行混凝土全断面浇注作为二次支护方案,通过理论计算结合实际情况给出了支护参数。根据返修段各个特征段的不同地质情况给出了各特征段的一次支护方案以及二次支护方案。(4)设计了二号石门的返修施工监测方案,采用信息化技术进行施工,完成了巷道围岩变形规律和锚杆(索)受力特征监测研究。结果表明:锚索对控制巷道深部围岩变形有重要作用。锚注支护具有锚杆与注浆相结合的双重作用,可以达到加固围岩、提高和改善围岩力学性能、控制围岩变形的效果。注浆可以将松散围岩胶结成一个整体,使得锚杆和锚索成为全长锚固,有效地控制围岩变形。对于重要的煤矿动压大巷应该采用包括一次支护和二次支护的联合支护方案进行支护以保证巷道的安全使用。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-17
  1.1 问题提出及研究的意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-16
    1.2.1 国内研究现状  9-15
    1.2.2 国外研究现状  15-16
  1.3 研究内容及技术路线  16-17
    1.3.1 研究内容  16
    1.3.2 技术路线  16-17
2 二号石门围岩破坏特征及其机理分析  17-40
  2.1 工程概况  17-18
  2.2 现场勘察  18-34
    2.2.1 二号石门变形情况  18-19
    2.2.2 钻孔窥视仪测试围岩松动圈  19-31
    2.2.3 勘察结果  31-34
  2.3 二号石门返修段变形情况分析  34-39
    2.3.1 二号石门返修段变形破坏原因分析  34-38
    2.3.2 二号石门返修段支护体破坏特征分析  38-39
  2.4 小结  39-40
3 高应力软岩巷道破坏机理及支护研究  40-46
  3.1 高应力软岩的变形破坏机理及特征  40-41
    3.1.1 高应力软岩的定义  40
    3.1.2 高应力软岩变形机理  40-41
    3.1.3 高应力软岩巷道破坏特征  41
  3.2 锚注加固机理与锚注支护特点  41-43
    3.2.1 锚注加固机理  41-43
    3.2.2 锚注支护特点  43
  3.3 预留刚隙柔层复合让压支护的原理与特点  43-45
    3.3.1 预留刚隙柔层支护的定义  43
    3.3.2 预留刚隙柔层支护力学原理  43-44
    3.3.3 预留刚隙柔层复合让压支护技术的特点  44
    3.3.4 预留刚隙柔层复合让压支护技术的改进  44-45
  3.4 小结  45-46
4 二号石门返修方案的确定  46-74
  4.1 巷道修复支护原则及指导思想  46
  4.2 返修巷道一次支护参数设计  46-65
    4.2.1 经典支护理论计算公式  46-51
    4.2.2 耦合支护理论计算公式  51-54
    4.2.3 按经典支护公式参数计算  54-59
    4.2.4 按耦合支护公式参数计算  59-61
    4.2.5 锚杆（索）初步设计参数确定  61-65
  4.3 返修巷道二次支护设计  65-71
    4.3.1 巷道二次支护原则  65
    4.3.2 巷道二次支护方案  65
    4.3.3 二次支护参数设计  65-71
  4.4 二号石门返修段各特征段支护方案  71
  4.5 二号石门返修试验段方案分析  71-73
    4.5.1 支护体结构分析  71-73
    4.5.2 耦合支护分析  73
  4.6 小结  73-74
5 二号石门变形监测方案设计及返修支护现场试验  74-89
  5.1 监测目的  74
  5.2 监测原则  74-75
  5.3 巷道变形监测方案设计  75-80
    5.3.1 一次支护监测方案  75-78
    5.3.2 二次支护监测方案  78-80
  5.4 一次支护变形监测数据分析  80-88
    5.4.1 第一监测断面围岩变形规律及多点位移计数据分析  80-82
    5.4.2 第二监测断面围岩变形规律和锚杆（索）受力特性  82-84
    5.4.3 第三监测断面围岩变形规律和锚杆（索）受力特性  84-86
    5.4.4 第四监测断面围岩变形规律及锚杆（索）受力特性  86-88
  5.5 返修支护效果评价  88
    5.5.1 一次支护  88
    5.5.2 二次支护  88
  5.6 小结  88-89
6 结语  89-91
  6.1 结论  89-90
  6.2 需要进一步解决的问题  90-91
致谢  91-92
参考文献  92-95
附录  95

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