埋深超千米的高应力软岩巷道综合支护技术研究与实践

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深井软岩巷道的矿压控制,一直是矿业工程界中的一个比较困难的问题。随着社会的快速发展,对矿业资源的需要变的日益迫切,这就要求必须加大矿井开采规模,同时还要加深开采的深度。由于受到高地应力及诸多因素的影响,深部软岩巷道的支护与维护往往变得异常困难,如果不能妥善的解决,将极大的危害井下工作者的生命安全,破坏生产,损坏经济效益,因此深部软岩巷道的支护与维护能否成功解决直接决定能否向深部开采矿井,能否真正的将安全生产落在实处。本文针对徐州庞庄煤矿深部软岩巷道掘进和使用期间出现的巷道破坏的实际,结合现场施工经验,通过现场调查、实测、理论分析以及数值模拟相结合的研究方法,对深部软岩巷道变形破坏原因进行分析、找出巷道变形破坏规律以及提出新的巷道矿压控制措施,在徐州庞庄对新的巷道矿压支护方式进行现场检验,最终得出合理可行的支护手段,因此对深部软岩巷道的矿压控制具有一定的指导作用。本文主要取得了以下研究成果:(1)采用瑞典生产的RAMAC/GRP地质雷达进行张小楼-1010m皮带大巷围岩松动圈范围测试,通过对巷道断面收敛变形量和破坏程度的测量,张小楼井-1010m皮带运输大巷变形破坏十分严重,采用“地质雷达”对该严重破坏段巷道墙部、拱部松动圈测量分析,确定该巷道松动圈范围高达2.6m以上,属于大松动圈,因此张小楼新大井-1010m皮带大巷的支护不能有效控制大巷的围岩变形。(2)通过ANSYS有限元软件分别对张小楼-1010m皮带大巷选择钢拱架与锚网喷两种不同的支护手段进行数值模拟分析,分析出在相同应力条件下各支护手段对巷道围岩的控制效果以及应力场分布情况,分析该巷道变形破坏原因,经过数值模拟结合现场实测分析认为:钢拱架与锚网喷两种不同的支护手段在正常地质条件下可以起到较好支护效果,但在复杂地质条件下,如断层破碎带,褶皱等,支护效果并不理想,提出了适用于复杂地质条件下的支护手段,即全封闭式锚注支护。(3)通过ANSYS有限元软件对复杂地质条件下张小楼新开段巷道即-1025m轨道大巷采取全封闭式锚注支护进行数值模拟,结合现场进行观察分析认为全封闭式锚注支护更能有效控制复杂应力条件下的深部软岩巷道变形破坏;(4)从经济方面分析,认为采用全封闭式锚注支护具有较好的经济效益,可以进行广泛推广与应用。
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