厚層軟弱頂板巷道災變機理及控制技術研究

　　我國煤層賦存條件較為復雜，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工程量龐大，巷道服務期間頂?shù)装遄冃蝿×?，兩幫嚴重收縮，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，是進一步發(fā)展煤巷錨桿支護的關鍵。《厚層軟弱頂板巷道災變機理及控制技術研究》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變機理與控制技術兩個關鍵問題，綜合運用現(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)力學特征、圍巖裂隙演化規(guī)律及其能量特征、巷道災變機理、巷道穩(wěn)定性關鍵影響因素、圍巖控制技術、巷道安全評價系統(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、水平應力、節(jié)理性質(zhì)等參數(shù)與巷道圍巖穩(wěn)定性的關系。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，得出了圍巖強度、支護強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難度進行科學合理的分級歸類；提出離層類指標、變形類指標、支護結(jié)構(gòu)受力指標和松動圈范圍指標4大類10項指標，引入層次分析法對巷道安全性進行評判。④基于能量平衡原理，提出實現(xiàn)厚層軟弱頂板巷道安全控制的三大技術途徑：優(yōu)化巷道布置、提高支護延伸量和設置弱結(jié)構(gòu)，出路仍然是發(fā)展和創(chuàng)新錨桿支護技術，基本思路是控制頂板的漸進破壞，現(xiàn)場應用效果良好。

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