【摘 要】
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我国煤炭行业借助科技创新之力已经取得了跨越式的进步,仅2020全年我国煤炭开采、掘进机械化覆盖率分别达到了 78.5%和60.4%。但井下矿井资源开发始终面临着复杂的地质条件、灾害愈频发等难题,其中就包括了关于泥质膨胀性软岩巷道的围岩变形控制问题的研究,本文通过试验研究、理论分析、数值模拟和现场实测等方法,对泥质膨胀性巷道的变形问题进行了研究,从以下几个方面取得了大巷围岩中泥质岩膨胀引起的时效性变
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我国煤炭行业借助科技创新之力已经取得了跨越式的进步,仅2020全年我国煤炭开采、掘进机械化覆盖率分别达到了 78.5%和60.4%。但井下矿井资源开发始终面临着复杂的地质条件、灾害愈频发等难题,其中就包括了关于泥质膨胀性软岩巷道的围岩变形控制问题的研究,本文通过试验研究、理论分析、数值模拟和现场实测等方法,对泥质膨胀性巷道的变形问题进行了研究,从以下几个方面取得了大巷围岩中泥质岩膨胀引起的时效性变形特性的有关研究成果:（1）通过岩石膨胀试验可知,巷道内泥质岩自由吸水状态下的膨胀变形曲线在岩石浸水初的前7 h内变化陡峭,近似线性膨胀,该阶段的膨胀率能达到最大膨胀率的36%;同时,有侧向约束状态下的泥质岩膨胀量要高于自由状态下的岩石膨胀量,达到变形稳定的时间也更短。（2）基于围岩松动圈理论、围岩湿度场运移规律和圆形巷道内膨胀岩膨胀规律,根据数学推导获得了实验室岩样所在的巷道围岩的膨胀变形计算公式;以底板变形为例,分别得到了新采掘的巷道4d、8d、12d、16d、20d、24d和28d后的底板表面膨胀变形曲线、距离巷道底板表面2.5 m、3.5 m、4.5 m、5.5 m、6.5 m、7.5 m和8.5 m位置处的膨胀变形曲线。（3）提出“水-力”作用下考虑岩石膨胀与弱化效应发生下的围岩膨胀量计算方法,推出了岩石软化度与弱化系数之间的关系式,发现岩石弱化程度与其膨胀程度大致呈正相关。（4）通过数值模拟研究,从岩石弱化程度和围岩弱化范围两方面研究了泥质膨胀性围岩的变形时效性。因弱化引起的顶板围岩下沉量增加率基本控制在5%以内,两帮围岩收缩率在10%以内,底板成了巷道开挖后的主卸压区,围岩遇水弱化的变形时效性也着重表现在底板底鼓量的变形时效性上。（5）基于北翼辅助运输巷的现场实测,发现围岩表面位移变化具有时间累积变形特点,顶底板变形比帮部变形突出,左帮变形速度大于右帮,巷道破坏主要表现为底鼓破坏。图[50]表[36]参[70]
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