高应力软岩巷道巷外掘巷卸压及二次支护技术.pptx

高应力软岩巷道巷外掘巷卸压及二次支护技术 汇报提纲 提纲 1选题背景2问题分析3解决问题4结论 汇报提纲 1 选题背景 问题提出 朱集东矿 885轨道大巷 扭曲 尖顶 底鼓 相互嵌入 N字型跪腿 汇报提纲 1 选题背景 研究内容 汇报提纲 1 选题背景 巷外掘巷分类 卸压巷布置位置图 顶部卸压法顶板移近量大 底部卸压法底鼓量大 侧帮卸压法侧压大 侧下角卸压法底鼓量大 侧压大 实践证明 在巷道外开掘卸压巷道 可以减少巷道围岩变形量的70 90 从而可以使被保护巷道的围岩变形量在支架的极限可缩量范围之内 试验巷道变形特征及变形因素深部高应力软岩巷道变形破坏机理 汇报提纲 朱集东矿 885轨道大巷为直墙半圆顶断面 断面尺寸为宽 高 5000 4100mm 巷道进行喷注浆处理 2 问题分析 试验巷道初始支护形式 汇报提纲 变形特征巷道围岩大变形及流变性传统的支护刚度严重破坏巷道围岩破碎 2 问题分析 试验巷道变形特征及破坏因素 巷道顶底板变形量 原因分析巷道围岩应力场复杂支护结构不合理软岩的物理及力学特性影响受采动影响的强烈程度 钻孔窥视图 汇报提纲 2 问题分析 深部高应力软岩巷道变形破坏机理 在侧压力系数 1时塑性区应力及位移 位移 塑性区半径 应力 圆形巷道围岩应力状态 汇报提纲 侧压力系数 1时 根据基尔斯解答可得 2 问题分析 深部高应力软岩巷道变形破坏机理 巷道表面围岩位移 铅直应力为20 1Mpa 测压系数平均值为0 97 汇报提纲 根据岩体活动的影响范围和受力特征 将模拟的尺寸定为长 宽 高 60 0m 5m 60 0m 共划分64550个单元和77551个节点 采用Burgers流变模型 揭示反映巷道围岩开挖过程中的流变特性 2 问题分析 深部高应力软岩巷道变形破坏机理的数值模拟研究 数值计算模型 FLAC3D开挖数值模拟模型 汇报提纲 2 问题分析 深部高应力软岩巷道变形破坏机理的数值模拟研究 垂直位移云图 汇报提纲 2 问题分析 3 2深部高应力软岩巷道变形破坏机理的数值模拟研究 水平位移云图 汇报提纲 2 问题分析 深部高应力软岩巷道变形破坏机理的数值模拟研究 垂直应力云图 水平应力云图 巷外掘巷卸压 二次支护 巷外掘巷卸压技术锚索梁 深浅孔注浆二次支护 汇报提纲 3 解决问题 巷外掘巷卸压法数值模拟方案 方案一 四角卸压 方案二 侧帮卸压 方案三 侧下角卸压 卸压巷支护方案示意图 3 解决问题 不同巷外掘巷卸压法数值模拟方案分析 垂直应力云图 3 解决问题 不同巷外掘巷卸压法数值模拟方案分析 水平应力云图 3 解决问题 二次支护机理分析 弹塑性变形与时间关系分析 软岩巷道弹塑性变形力学模型 巷道表面位移量位移速率 3 解决问题 二次支护机理分析 弹塑性变形与时间关系分析 巷道表面位移随时间变化曲线 巷道表面位移速率随时间变化曲线 t 10d 3 解决问题 锚注加固结构极限承载能力分析 按弹塑性理论来分析 根据拉麦公式 可以求出锚注加固结构提供的支护抗力为 锚注加固拱完全进入塑性状态 其塑性极限承载能力 远高于 885轨道大巷U型棚初始支护结构0 1 0 5Mpa的支护力 3 解决问题 二次支护控制蠕变的方案设计 起拱线上方锚索梁锁棚加固帮部锚索梁加固 底板锁注 喷浆 全断面深浅孔注浆 3 解决问题 二次支护控制蠕变的方案设计 1 走向锚索梁锁棚加固 起拱线上方锚索梁锁棚加固 3 解决问题 帮部锚索梁加固 二次支护控制蠕变的方案设计 3 解决问题 二次支护控制蠕变的方案设计 2 底板锁注方案 3 解决问题 二次支护控制蠕变的方案设计 3 喷浆在注浆之前 需采用强度等级C20 水灰比0 8 1的材料对巷道进行喷浆处理 喷层厚度为70 100mm 已防止漏浆 4 全断面深浅孔注浆 注浆材料 采用硫铝酸盐水泥作为注浆材料 凝固时间根据现场具体的操作来控制 3 解决问题 二次支护控制蠕变的方案设计 4 全断面深浅孔注浆 浅孔注浆布置方式 每个巷道断面布置9个注浆孔 孔深2m 间排距为1300mm 2400mm 在距底板300mm处 布置第一个钻孔 与水平方向夹角20 注浆压力不高于1 5Mpa 3 解决问题 二次支护控制蠕变的方案设计 4 全断面深浅孔注浆 深孔注浆布置方式 每个巷道断面布置6个注浆孔 孔深3 2m 间排距为1700mm 2800mm 在距底板1100mm处 布置第一个钻孔 与水平方向夹角20 注浆压力不高于1 5Mpa 具体布置参数如图所示 4 结论 本文以朱集东矿 885轨道大巷为工程背景 综合运用理论分析 数值计算以及工业性试验相结合的方法 对高应力软岩巷道巷外掘巷卸压及二次支护技术进行了研究 得到的主要结论如下 1 受地应力 支护结构不合理以及软岩巷道的物理及力学特征等因素的影响 885轨道大巷变形特征为 巷道围岩大变形及流变性 传统的支护刚度严重破坏及巷道围岩破碎等 2 在侧压力系数 1时 深部高应力软岩巷道弹塑性区域半径 周边位移及所处的应力状态与围岩岩性 巷道支护阻力有关 侧压力系数 1时 巷道围岩弹塑性位移随时间的变化呈现为对数增长关系 3 在高应力的作用下 从软岩巷道开挖后的10d到70d 巷道顶底板位移随时间呈现线性逐渐增大趋势 从而引起巷道围岩变形破坏的区域也随之增加 4 结论 4 对于朱集东矿 885轨道大巷来说 采