深井沿空留巷圍巖變形演化特征及其控制.pdf

1、深井沿空留巷常見嚴(yán)重圍巖變形問題，尤其是進(jìn)入留巷階段時(shí)圍巖變形更加劇烈。利用相似材料模擬、數(shù)值模擬和理論分析等研究手段，以得到的深井沿空留巷圍巖變形演化規(guī)律為基礎(chǔ)，建立了覆巖大結(jié)構(gòu)形態(tài)方程和小結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析模型，揭示了深井沿空留巷圍巖變形演化特征，提出了穩(wěn)定性控制原則，主要研究成果如下:
　　(1)掘進(jìn)期間，圍巖變形對稱分布，一次采動超前影響階段，工作面超前支承壓力使工作面?zhèn)软敯逯吸c(diǎn)下沉，頂板出現(xiàn)偏態(tài)，工作面?zhèn)让簬妥冃螄?yán)重，圍巖

2、破壞深度和裂隙發(fā)育增加，在留巷階段，空頂距以及充填體變形使頂板進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)下沉，高強(qiáng)度充填體嵌入底板，底鼓嚴(yán)重，偏態(tài)現(xiàn)象明顯，二次采動超前影響階段圍巖變形在留巷階段變形基礎(chǔ)上非對稱性更加明顯。
　　(2)沿空留巷覆巖大結(jié)構(gòu)從掘巷開始的“易穩(wěn)定拱結(jié)構(gòu)”逐步演化到留巷階段的“有條件穩(wěn)定拱結(jié)構(gòu)”，最終在二次采動超前影響階段的“難以穩(wěn)定拱結(jié)構(gòu)”，建立了覆巖大結(jié)構(gòu)力學(xué)分析模型，得到了大結(jié)構(gòu)形態(tài)方程，分析了充填體寬度、工作面長度、煤幫支護(hù)阻力和

3、側(cè)壓系數(shù)對大結(jié)構(gòu)形態(tài)的影響，解釋了深井沿空留巷圍巖支護(hù)難度普遍增加的現(xiàn)象。
　　(3)頂板錨固體在掘進(jìn)階段以彈性變形為主，一次采動階段主要發(fā)生工作面?zhèn)戎吸c(diǎn)下沉和二次采動超前影響階段擠壓下沉，建立了各階段變形分析模型，得到了變形表達(dá)式;煤幫變形以淺部破碎區(qū)碎脹為主，推導(dǎo)了煤幫層裂板尖點(diǎn)突變模型，得到了煤幫突變的充分和必要條件;分析了充填體作用機(jī)理，得到了充填體支護(hù)阻力和應(yīng)力分量表達(dá)式，研究了埋深、充填體尺寸和直接頂厚度對充填體支護(hù)

4、阻力影響;將底板分為厚層堅(jiān)硬底板和軟弱底板，闡述了不同底板類型下的變形演化特征。
　　(4)統(tǒng)籌研究圍巖系統(tǒng)變形發(fā)現(xiàn):①頂?shù)装遄冃蜗嗷リP(guān)聯(lián)，但自身強(qiáng)度是變形量的最主要因素;②從時(shí)間上，強(qiáng)度低圍巖首先發(fā)生變形破壞;③系統(tǒng)破壞機(jī)制與軟弱部分破壞機(jī)制相同，強(qiáng)度與其他部位密切相關(guān)。
　　(5)提出了“各階段逐級強(qiáng)化支護(hù)原則”、“空間變形協(xié)調(diào)原則”、“重點(diǎn)部位加強(qiáng)支護(hù)原則”和“特殊條件下圍巖應(yīng)力優(yōu)化原則”的深井沿空留巷圍巖穩(wěn)定性控制原