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回采巷道围岩稳定性分析及破碎顶板加强支护研究

王志刚  
【摘要】:本文在大量工程实测和现场调查的基础上,采用理论分析、数值模拟及现场观测等方法,分析研究了动压巷道的围岩变形规律;通过理论分析巷道围岩变形特征与破坏机理,研究锚固结构与围岩的相互作用,顶板移近量与巷道围岩关系,支护-围岩相互作用及其基本控制途径;通过正交数值模拟试验,得出各影响因素与动压巷道围岩变形之间的关系;通过有限元模拟分析动压回采巷道的变形与支护;通过连续介质力学方法研究支护结构与围岩的相互作用得出巷道支护阻力,研究其控制技术与支护保护形式;对锚索锚杆等支护形式受力研究,结合实际工程对支护进行优化;通过现场数据和数值模拟进行巷道支护参数设计并进行检验;利用现场实测,对联合支护进行监测反馈,检验支护方案的合理性。 1)分析回采巷道的变形特征与破坏机理,巷道围岩的控制原理,锚固结构与围岩的相互作用。运用数值模拟,分析在不同的支护形式下软弱围岩回采巷道的矿压显现特征。结合理论与工程实际分析对比,确定围岩破坏程度,提出合理的支护方案。 2)将巷道稳定性问题视为对多因素、单水平的多指标问题,采用正交试验方法设计数值模拟方案,通过数值模拟分析,研究围岩变形与巷道断面、采深、侧压系数、采动应力集中系数、支护力大小等影响因素之间的关系。分析影响回采巷道稳定性的主次因素,研究巷道变形与影响因素之间的关系,找出各因素水平改变对试验结果影响的显著程度,为合理控制围岩明确目标。 3)研究软弱回采巷道矿压显现特征和支护机理,运用连续介质力学方法揭示地下工程开挖后围岩的应力状态。对于围岩的连续介质力学模型,运用解析方法的结果,分析围岩极限变形量及与此对应的围岩所需提供的最小支护阻力。 4)分析墩柱支护方式的作用机理,结合其他支护方式形成联合支护方式,使大断面顺槽在双重采动影响下保持稳定。 5)在104综采工作面开采期间,对402巷在锚杆、锚索、锚网联合支护和墩柱加强支护条件下的矿压显现特征和破碎围岩巷道变形特征进行了现场观测研究,提出合理的加强支护方案和参数。


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