高地应力巷道围岩变形机理及加固技术研究

论文摘要

随着开采深度的增加,围岩应力环境发生改变,岩体的结构特征和力学行为更加复杂,进而造成巷道围岩稳定性控制与支护的难度加大、作业环境恶化,生产成本急剧增加。因此,高地应力巷道围岩稳定问题是困扰矿山生产的主要问题之一。本文针对皖北煤电集团刘桥一矿工程巷道的具体条件,通过实验室岩石力学试验、地应力现场实测和试验室反演模拟,对工程巷道的应力状态,包括其大小,方向及其分布规律经行分析,并根据实测结果,找出刘桥一矿高地应力巷道破坏失稳破坏原因,对工程巷道破坏机理和锚注加固机理进行了系统研究,建立了巷道流变的力学模型,从流变的角度,运用流变力学理论,得出围岩位移及应力均与围岩变形模量成双曲线关系,提出以提高巷道围岩自身承载能力为主的锚注加固方法,并根据实际条件,采取分段治理、因地制宜方针,有效地控制巷道变形。施工实践表明,该方案保证了巷道的施工稳定与支护结构稳定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 相关研究现状
• 1.2.1 地应力研究
• 1.2.2 巷道围岩控制理论技术研究
• 1.2.3 注浆技术研究
• 1.2.4 主要存在的问题
• 1.3 研究的主要内容
• 1.4 研究路线
• 2 地应力测试及其对巷道稳定性的影响
• 2.1 围岩力学参数测试
• 2.2 地应力测量
• 2.2.1 测量原理
• 2.2.2 试验步骤
• 2.2.3 实测资料整理
• 2.3 地应力场分析
• 2.4 巷道围岩稳定性因素分析
• 2.5 本章小结
• 3 巷道围岩变形破坏机理及锚注技术研究
• 3.1 巷道围岩失稳及破坏机理分析
• 3.1.1 巷道开挖引起的围岩应力及围岩结构变化
• 3.1.2 巷道围岩变形分析
• 3.1.3 巷道变形破坏机理分析
• 3.2 锚注加固机理分析
• 3.3 锚注巷道流变研究
• 3.4 本章小结
• 4 巷道围岩稳定性及修复加固技术研究
• 4.1 巷道围岩稳定性控制
• 4.2 工程巷道稳定性及支护方案的选择
• 4.2.1 围岩稳定性
• 4.2.2 支护方案的选择
• 4.3 修复加固方案
• 4.3.1 巷道顶板变形破坏段加固方案及支护参数设计
• 4.3.2 巷道顶板和肩部变形破坏段加固方案及支护参数设计
• 4.3.3 巷道严重破坏段加固方案及支护参数
• 4.4 注浆效果的数值模拟研究
• 4.5 本章小结
• 5 现场工业试验及效果分析
• 5.1 现场工业试验
• 5.1.1 施工技术参数
• 5.1.2 施工注浆钻孔的具体情况
• 5.2 试验巷道矿压观测及分析
• 5.2.1 监测意义及内容
• 5.2.2 支护效果分析
• 5.3 本章小结
• 6 主要结论
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究的不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果