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弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护优化研究

孔令辉  
【摘要】:弱胶结软岩巷道支护问题是我国西部煤矿开采过程中出现的新问题,研究该类软岩的支护方法和施工技术对于加快西部煤矿开采,保证我国能源供应具有重要而现实的意义。 本文以西部弱胶结软岩巷道的支护为主要内容,通过理论分析、数值模拟以及现场实践经验相结合,重点解决了以下问题: (1)总结了弱胶结软岩的特性,指出弱胶结软岩具有胶结性弱、强度低、易风化、易水解、成岩不完全等特点; (2)采用应变软化模型推导出圆形巷道应力和变形分布规律,并引入屈服接近度和应变软化度来评价围岩的稳定性; (3)将巷道破坏视为一个渐进破坏的过程,分析了巷道围岩应力应变演化规律,同时采用数值模拟软件分析了不同原岩应力作用下围岩不同部位的稳定性,分析指出弱胶结软岩巷道支护应遵循的原则; (4)讨论了多种支护形式的作用机理和变形受力特点,在此基础上分析了其在弱胶结软岩巷道中的适用性,对支护参数的选取进行了讨论; (5)针对弱胶结软岩巷道常出现的问题,如富水弱胶结软岩段、软弱夹层以及巷道底臌进行了理论和数值模拟分析,总结了其应力分布规律,并在此基础上提出了相应的防治措施; (6)对某煤矿的弱胶结泥岩段巷道和富水砂岩段的支护情况进行了介绍,并结合数值模拟分析,验证了本文观点。


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