深部巷道鑽孔卸壓機理與圍岩穩定控制研究

《深部巷道鑽孔卸壓機理與圍岩穩定控制研究》是依託中國礦業大學，由王襄禹擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：深部巷道鑽孔卸壓機理與圍岩穩定控制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王襄禹
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

鑽孔卸壓具有轉移高應力、改善巷道維護狀況、施工方便等優點，但該方法的套用會再次擾動、弱化開挖卸荷後的煤岩體結構，巷道（尤其深部巷道）維護難易與卸壓程度、支護時機等因素密切相關，合理控制卸壓程度、開發相應控制技術是套用鑽孔卸壓解決深部巷道支護難題的關鍵。為此，本課題主要開展以下內容研究：（1）研究鑽孔卸壓煤岩體峰後損傷力學特性，揭示深部鑽孔卸壓巷道應力場演化特徵與強度損傷規律，為研究深部巷道鑽孔卸壓機理提供依據。（2）分析鑽孔卸壓對深部巷道圍岩穩定的動態作用機理，確定深部巷道合理的鑽孔卸壓參數和適用條件，揭示深部巷道鑽孔卸壓機理。（3）建立深部鑽孔卸壓巷道錨注支護結構的流變-損傷力學模型，揭示鑽孔卸壓與錨注支護結構相互作用的時效性與穩定控制機理，確定合理卸壓程度、相應動態控制技術和時機，為研究深部巷道圍岩鑽孔卸壓-支護方法提供依據。

結題摘要

深部高應力巷道圍岩穩定控制問題嚴重影響著深部煤炭資源的安全高效開採，卸壓技術是控制該類巷道圍岩大變形的有效方法之一，但其缺乏完整的技術體系。本文綜合運用室內試驗、理論計算、數值模擬及現場工業性試驗等方法，系統研究了深部巷道鑽孔卸壓機理與圍岩穩定控制技術，取得如下研究成果： （1）採用室內加卸載試驗的方法，將岩樣載入至峰後應變軟化段各目標點後卸載，獲取了不同損傷程度的初始損傷岩樣，採用多級圍壓多次峰值屈服試驗方法測定了初始損傷岩樣的力學參數，選取塑性剪下應變 表征岩樣的損傷變數，擬合得到 與損傷岩樣強度參數的函式關係，初步建立了深部巷道圍岩強度衰減模型。 （2）建立了圍岩塑性擴容變形與卸壓鑽孔參數間的關係，並分析了卸壓鑽孔單孔作用範圍，初步提出了卸壓鑽孔參數的理論確定依據。系統研究了卸壓鑽孔方位、卸壓時機及鑽孔參數（長度、直徑和間排距）對深部巷道圍岩穩定性的作用規律，提出了影響鑽孔卸壓效果的各因素的確定原則。 （3）分析了不同卸壓程度下深部鑽孔卸壓巷道圍岩的流變特徵，研究了不同二次支護時機、二次錨注強度及範圍對巷道圍岩流變變形的控制效果，確定了試驗巷道合理的二次錨注強度及範圍。 （4）研究了卸壓鑽孔與巷道一次支護結構受力的相互作用關係，提出了深部巷道圍岩“卸壓-支護”控制技術體系。 （5）結合張雙樓礦-1000m西大巷的生產地質條件，展開了現場工業性試驗。現場套用表明，巷道採用“卸壓-支護”技術後，可有效轉移巷道圍岩周邊高應力，消除支護結構的非協調受力現象，促使支護結構與圍岩形成統一、均衡的承載結構，共同抵抗圍岩的劇烈變形，同時，該技術方案簡單易行，可在類似條件下的深部巷道圍岩控制領域推廣套用。