高應(yīng)力區(qū)巷道流變特性分析及支護技術(shù)研究.pdf

1、自進入21世紀以來，我國經(jīng)濟得到飛速發(fā)展，經(jīng)濟飛速發(fā)展的背后即是資源的高消耗，由于國家工業(yè)的迅速崛起國家對礦產(chǎn)資源的需求也不斷加大，因此礦產(chǎn)資源在國民經(jīng)濟中的地位也越來越高，。目前淺部資源正在日益枯竭，礦山開采深度正在不斷增加，由于深部高地應(yīng)力的作用下巷道變形嚴重，其支護問題已經(jīng)成為現(xiàn)階段巖石力學(xué)與采礦領(lǐng)域研究的重點。
　　金川集團是我國最大的鎳礦生產(chǎn)基地，近年來隨著開采深度的增加，深部巷道變形問題越來越嚴重。金川礦區(qū)巖體具有較強

2、的流變特性，深部巷道開挖后變形具有初期變形大，變形時間長的特點。深部巷道返修工程頻繁，巷道返修期一般為3個月，這個礦山的正常生產(chǎn)和運營帶來了巨大的困難。本文以金川深部巷道為研究背景，對高應(yīng)力下巷道掘進圍巖流變變形展開了一系列的研究。
　　1.通過現(xiàn)場實地調(diào)查，全面的了解了金川礦區(qū)深部巷道圍巖變形特征和支護體破壞模式。
　　2.利用聲波測試法對研究區(qū)域巷道圍巖內(nèi)松動區(qū)進行了現(xiàn)場測試，得到了高地應(yīng)力下巷道周邊不同位置松動圈深度。

3、根據(jù)松動圈測試結(jié)果判定了巷道周邊各個部位錨桿能打入穩(wěn)定巖層的最小長度，并結(jié)合巷道破壞模式提出了長錨桿—U型鋼—鋼管梁相互耦合的優(yōu)化支護方案。
　　3.基于課題組之前對研究區(qū)域內(nèi)典型巖樣的蠕變試驗數(shù)據(jù)確定了適合描述典型巖樣流變特征的流變模型。使用C++語言對該模型進行了二次開發(fā)，并對模型進行了相關(guān)的驗證。
　　4.按照實際巷道尺寸，建立研究區(qū)域的巷道掘進數(shù)值模型。分別對裸巷、常規(guī)支護巷道以及長錨桿—U型鋼—底部鋼管梁耦合支護下

4、巷道的穩(wěn)定性進行了數(shù)值計算，并引入同時考慮壓剪破壞和拉伸破壞的區(qū)域安全度分析方法對3種情況下巷道圍巖安全等級進行了分析和評價。而后，結(jié)合現(xiàn)場變形情況和收斂監(jiān)測數(shù)據(jù)確定了方案的可行性，可以維持巷道的長期穩(wěn)定。
　　5.立足金川深部巷道支護工程，研究深部巷道圍巖變形規(guī)律和支護體系的破壞特征，結(jié)合松動圈測試提出深部巷道耦合支護方式，通過數(shù)值分析和現(xiàn)場試驗相結(jié)合，分析了優(yōu)化支護方式的支護效果，不論是數(shù)值試驗還是現(xiàn)場試驗都證明了優(yōu)化支護可以