沉积异常区巷道锚注一体关键技术及实践

作     者：杨白羽 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张农

授予年度：2023年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：沉积异常区 深井巷道 跨界锚固 柔性锚杆 注浆材料 

摘      要：为了研究沉积异常区巷道围岩控制技术难题,本文基于实验室力学试验、理论分析、数值模拟和工业性试验等研究方法,揭示了沉积异常区变形破坏特征和巷道变形破坏的模式,研究并应用了沉积异常区巷道柔性锚杆跨界锚固控制原理和柔性锚杆锚注一体及全长锚固技术,开展了锚注一体化支护方案数值模拟分析,确定巷道具体支护方案并进行工业性试验。论文的主要研究成果有:1、总结了沉积异常区巷道失稳特征及破坏模式。对原支护方案的控制效果进行评价,运用有限元模拟分析了沉积异常区巷道变形破坏特征,研究了围岩岩性、直接顶厚度和夹矸结构等因素影响下巷道围岩应力、变形及塑性区发展规律,分析了沉积异常区巷道变形破坏规律。2、理论分析了沉积异常区巷道非连续性破坏原因,应用跨界锚固原理,提出了柔性锚杆跨界锚固技术,对比分析了柔性锚杆与普通锚杆支护效果的区别、不同锚杆锚固体的承载效能。3、提出了柔性锚杆锚注一体及全长锚固技术,基于柔性锚杆开发了相配套的锚注一体化装置及新型无机双组分材料,通过实验室不同龄期注浆材料饱水试验和单轴抗压实验,确定了注浆材料抗压强度和变形随养护时间变化规律。4、针对试验矿井,采用FLAC3D有限元模拟分析了锚注一体化具体支护方案,建立了沉积异常区巷道跨界锚固体系的有限元模型,分析了锚杆长度、锚杆密度和柔性锚杆三种巷道不同支护方式下的巷道变形破坏模式,总结了三种因素对巷道围岩稳定性的影响。5、分析设计了修复巷道的支护方案,将沉积异常区巷道跨界锚固技术及锚注一体关键技术在试验矿井展开了现场工业性试验,对围岩表面位移、锚杆受力和巷道裂隙发育规律进行了监测,分析评价了巷道跨界锚固技术及锚注一体关键技术应用效果。本论文有图67幅,表8个,参考文献91篇