小岩柱跨采软岩巷道围岩加固技术研究

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小岩柱跨采软岩巷道支护问题实质上是受采动影响的高应力软岩巷道支护问题,是煤矿巷道支护研究的难点之一,也是保证煤矿安全高效生产急需解决的问题之一.论文以柴里煤矿三条上山为研究对象,采用适于分析岩土工程中非线性大变形问题的数值模拟软件FLAC,分析和研究了小岩柱跨采巷道的围岩变形特点,在现场加固试验的基础上,粗略地分析了锚杆和锚注支护的加固机理.已有研究根据支承压力分布来分析开采对底板岩层及巷道围岩稳定性的影响,近似地将煤柱侧集中应力用分段均布载荷代替,根据弹性力学理论,推导了底板岩体中的应力分布图形,得出了垂直应力、水平应力、剪应力随深度的变化及其最大值位置,并根据Mohr-Coulomb破坏准则计算岩体的最大破坏深度以及其距工作面端部的水平距离、采空区底板岩体沿水平方向破坏最大长度.实际上支承压力是开采引起围岩集中应力在直接顶与煤层界面上的直接反映,是开采影响围岩体相互作用的结果.因此文中进一步采用数值力学分析方法分析了开采对底板岩巷的影响.研究结果表明,由于巷道与回采空间的相对位置关系不同,巷道的受力状况和围岩变形差别很大,受煤柱侧集中应力作用,底板岩巷围岩位移有两个共同的特点:一是煤柱侧的巷帮位移较大,二是巷道围岩位移受整个底板位移场的影响较大.为避免支承压力迭加的强烈作用,采用保护煤柱时,底板岩巷应位于支承压力区外侧.采用跨采时,跨采工作面位置应推过足够距离,使巷道靠近采空区应力恢复区的下方.根据底板岩巷围岩变形特点,只要在工作面开采过程中掌握上下山与工作面开采引起围岩集中应力的相互关系,选择合理的工作面布置方式和支护方式,在工作面开采前采取相应的围岩加固措施,并加强煤柱侧巷帮的支护,可有效地控制跨采岩巷的围岩变形.现场试验结果表明,对围岩裂隙较为发育的修复巷道,可采用锚注加固提高工程岩体本身的稳定性,在巷道围岩形成可靠的承载结构.对将受跨采影响而围岩完整性较好的巷道,跨采前可采用高强树脂锚杆加固.锚杆的各项性能指标测试表明,锚杆具有较高的初锚力,随着围岩的变形,锚杆轴力迅速增加,而且不丧失,说明锚杆的工作性能良好,锚网加固取得了较好的效果.
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