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泥巖、砂質泥巖、炭質頁巖、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)場調研、室內測試、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、支護結構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構，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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