深部大断面硐室围岩控制机理与技术研究

来源 :山东科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:abeey2009
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随着矿井开采规模的扩大及开采深度的增加,工程地质力学环境变得越来越复杂,造成硐室围岩破坏程度趋于严重、控制难度增加,尤其是立体交叉泵房硐室群围岩稳定性控制难题,作为主要开拓巷道严重限制了深部煤炭资源的安全高效开采;深部泵房硐室围岩特殊的工程力学特性、塑性流变及剪胀扩容大变形特征,加之高地压、高构造应力及工程偏应力的作用,传统浅部巷道及硐室的支护理论与方法已经不能完全适应深部构造复杂区域大断面泵房硐室围岩稳定性控制的需要,因此,深入研究深部构造复杂区域软弱破碎围岩大断面泵房硐室整体稳定性控制理论与技术,充分考虑深部复杂地质及力学环境、深部岩石物性状态的改变及其所表现出来的非线性力学特征,制定适合深部泵房硐室围岩复杂岩石介质性质及工程地质力学特性的控制原则、对策及耦合支护参数设计方法,不仅可以丰富现有深部巷道及硐室围岩稳定性控制理论,而且对于深部岩体工程具有重要的现实指导意义。  本文采用理论分析、数值模拟及现场实测等综合研究方法,对深部构造复杂区域大断面泵房硐室围岩变形破坏特征及围岩应力场演化规律进行分析研究。通过室内实验及现场测试,研究获取了深部大断面泵房硐室围岩变形破坏的内因及主要力源,据此进行泵房硐室围岩类型划分归类,总结提出影响深部大断面泵房硐室围岩稳定性的影响因素,并对其影响程度及敏感性进行分析;运用弹塑性力学及粘弹性力学理论对深部硐室围岩力学特性、变形特征进行研究,运用数值模拟软件建立三维数值模型对大断面硐室开挖应力分布特征、位移演化规律、塑性破坏形态及范围进行分析研究,确定了抗让结合的控制原则,制定了采用关键部位耦合支护控制技术+底脚锚杆+全断面锚索加强支护的强抗微让的深部构造复杂区域大断面硐室围岩稳定性控制对策,以及深部构造复杂区域大断面泵房硐室围岩稳定性“板块运动—区域构造—硐室围岩”逐级控制的思想,研究提出了基于强力护表及提高围岩自承能力的多层有效组合拱理论;通过数值模拟对硐室支护时空关系进行了分析,并对特种组合支护情况下泵房硐室立体交叉硐室群整体稳定性进行了模拟分析评价;在葛亭煤矿230扩容泵房硐室成功应用,有效地控制了硐室围岩变形,保证了硐室围岩的长期稳定,对类似地质条件下深部复杂条件大断面硐室支护具有重要参考价值。
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