厚層軟弱頂板巷道災(zāi)變機(jī)理及控制技術(shù)研究

　　我國煤層賦存條件較為復(fù)雜，厚層軟弱頂板條件所占比重較大，在山西、安徽、河南等省主要礦區(qū)均有分布，煤層直接頂多為炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖、粉砂巖等，巖石的抗壓強(qiáng)度在5A40MPa，不穩(wěn)定巖層的厚度在8m以上，有的甚至更大。每年厚層軟弱頂板巷道的開挖和維護(hù)工程量龐大，巷道服務(wù)期間頂?shù)装遄冃蝿×遥瑑蓭蛧?yán)重收縮，由于巷道頂板的大變形，常常出現(xiàn)錨固層承載性能衰減甚至失效而導(dǎo)致錨固層整體切落坍塌的現(xiàn)象，如何消除冒頂、確保煤巷頂板安全，是進(jìn)一步發(fā)展煤巷錨桿支護(hù)的關(guān)鍵。《厚層軟弱頂板巷道災(zāi)變機(jī)理及控制技術(shù)研究》以典型的厚層軟弱頂板煤巷為工程背景，圍繞厚層軟弱頂板巷道災(zāi)變機(jī)理與控制技術(shù)兩個(gè)關(guān)鍵問題，綜合運(yùn)用現(xiàn)場調(diào)研、室內(nèi)測試、數(shù)值模擬、理論分析與現(xiàn)場應(yīng)用等研究方法，分別對厚層軟弱頂板巷道的變形破壞特征及典型巷道的地質(zhì)力學(xué)特征、圍巖裂隙演化規(guī)律及其能量特征、巷道災(zāi)變機(jī)理、巷道穩(wěn)定性關(guān)鍵影響因素、圍巖控制技術(shù)、巷道安全評價(jià)系統(tǒng)等問題開展了系統(tǒng)研究，主要研究成果如下：①采用多參量監(jiān)測手段得出了厚層軟弱頂板巷道圍巖裂隙演化特征，建立了軟弱巖層厚度、埋深、水平應(yīng)力、節(jié)理性質(zhì)等參數(shù)與巷道圍巖穩(wěn)定性的關(guān)系。②提出了厚層軟弱頂板巷道穩(wěn)定性參數(shù)敏感性分析方法，得出了圍巖強(qiáng)度、支護(hù)強(qiáng)度和巷道尺寸等因素對巷道穩(wěn)定性的敏感程度。③基于突變級數(shù)法對厚層軟弱頂板巷道支護(hù)難度進(jìn)行科學(xué)合理的分級歸類；提出離層類指標(biāo)、變形類指標(biāo)、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力指標(biāo)和松動(dòng)圈范圍指標(biāo)4大類10項(xiàng)指標(biāo)，引入層次分析法對巷道安全性進(jìn)行評判。④基于能量平衡原理，提出實(shí)現(xiàn)厚層軟弱頂板巷道安全控制的三大技術(shù)途徑：優(yōu)化巷道布置、提高支護(hù)延伸量和設(shè)置弱結(jié)構(gòu)，出路仍然是發(fā)展和創(chuàng)新錨桿支護(hù)技術(shù)，基本思路是控制頂板的漸進(jìn)破壞，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好。

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