[01476038]复杂条件下破碎围岩巷道深浅支撑层控制技术研究与应用

项目所属科学技术领域：采矿工程、岩石力学 主要研究内容：本项目以复杂条件下的软弱破碎巷道围岩的工程地质和生产技术条件为背景,分析复杂条件下巷道围岩变形破坏的主要影响因素,揭示软弱破碎巷道围岩变形破坏机理,提出了围岩深浅支撑层结构理论,通过数值计算研究了深浅支撑层的演化特征及巷道围岩变形破坏的规律,同时分析了不同的支护方式对围岩承载结构演化的影响。 主要成果如下： 1.通过对复杂条件下的软弱破碎巷道围岩的变形及破坏规律进行了全面的调查研究,分析复杂条件下巷道围岩变形破坏的主要影响因素,系统的总结目前主要巷道支护方式的支护效果,尤其是对喷锚网支护、巷道注浆加固支护、多种方式联合支护进行了详细的阐述。 2.通过理论分析,考虑复杂条件下岩石峰后强度软化和剪胀扩容效应,分析巷道围岩变形破坏机理。综合考虑围岩强度、应力和变形破坏的区域分布特征,将围岩划分为深浅支撑层结构,分析了深浅支撑层与围岩稳定的关系。通过数值模拟分析了深浅支撑层的演化特征和巷道变形破坏特征。比较了不同支护方案下围岩支撑结构的演化特征及其对控制巷道稳定的作用,发现以“锚喷+锚索+锚注”为核心的复合支护体系能够较好地促使围岩形成稳定的支撑结构,提高围岩自身的承载能力,有效地控制巷道变形。 3.将理论分析和数值模拟的研究成果应用于淮北矿区芦岭煤矿特厚煤层综放采动下的-590大巷、三水平深部水平巷道和三水平轨道上山,提出了相应的支护方案。芦岭煤矿-590大巷受到工作面采动动压影响,围岩应力大且围岩破碎;三水平深部水平巷道煤系地层围岩软弱破碎;三水平轨道上山坡角大、断面大,原岩应力分布复杂,围岩软弱破碎,顶底板变形严重。考虑到围岩为工程荷载的主要承载体,从支护与加固围岩出发,充分调动围岩自承能力,三个试验段巷道均采用以锚杆+锚索+锚注为核心的复合支护形式。对研究段巷道实施相应的支护后,现场观测数据表明,所提的支护方案对控制巷道围岩变形的效果显著。