黄陵二号井2号辅运大巷围岩破坏机理及加固技术研究

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在巷道两侧采煤条件下,随着一侧回采面不断向巷道方向推进,在岩石自重应力与构造应力的综合作用下,巷道会受到采动的影响,引起巷道围岩变形破坏,当另一侧工作面回采时,巷道会受到二次采动的影响,巷道围岩往往变形破坏程度进一步加剧。在深部软岩巷道中,这种采动效应会更加显著。因此,研究深部软岩巷道围岩破坏机理分析与支护技术有着重要的意义。目前针对软岩巷道,主要采用锚网索支护,然而,由于深部软岩巷道围岩的特殊性,锚网索支护有时不能完全发挥其性能。为此,本论文通过对岩石力学测试、松动圈的测试、FLAC3D数值模拟、工业性试验的研究方法,以黄陵二号井北翼巷道群2号辅运巷为工程背景,详细分析了巷道破坏的因素并提出了有针对性的治理方法。主要研究内容及成果如下:1)通过对巷道围岩采样进行力学测试,得出围岩物理力学参数,结合巷道围岩的完整性程度,判断围岩为软岩,需要通过注浆加固改善围岩完整性与岩石力学参数。通过塑性区理论和采动的影响分析,得出采高越大,支承压力越小。关键层的断裂跨距越大,周期来压越大,煤体所受到的超前支承压力越大,影响范围也大;停采线预留煤柱宽度太小,巷道受到的超前支承压力大,导致巷道发生全断面破坏,需要合理确定预留煤柱宽度。2)利用FLAC3D数值软件进行模拟,得出单翼开采工作面最大支承压力为28.62MPa(应力增高系数约为2.2),最大垂直集中应力距离工作面32.3m,工作面前方约202m范围为工作面采动影响区域。双翼开采工作面停采线煤柱支承压力显现特征,414工作面停采线前方约205m范围为工作面采动影响区域,综合考虑煤矿经济效益与巷道的承载能力,预留煤柱确定为195m。3)通过对巷道的松动圈测试,得出2号辅运大巷顶板松动圈范围3.81m;帮部松动圈范围4.85m;对巷道围岩进行分类,属于VI级大松动圈极不稳定围岩。4)确定支护参数,进行工业性试验,通过对巷道加固后200天的矿压监测显示:巷道围岩在三个月后趋于稳定,顶板下沉量为83mm,底板臌起量约为180mm左右,帮收缩量约为54mm,有效控制了围岩变形,维护了巷道稳定性,保证了巷道的正常使用。
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