（采礦工程專業(yè)論文）高應(yīng)力破裂巖體條件下錨網(wǎng)支護(hù)研究.pdf

東北天學(xué)博士學(xué)位論文 高應(yīng)力破裂巖體條件下錨網(wǎng)支護(hù)研究 摘要 摘要 小官莊鐵礦礦體埋藏比較深礦體上部覆巖形成的自重應(yīng)力冪i 構(gòu)造虛力造成 巷邀地壓大，礦巖軟破，不具有承載能力，礦體的傾角較緩礦怵o t , 承載而積大， 空區(qū)跨度比較大。礦體上下盤礦巖邊界不規(guī)整，礦體內(nèi)峽層疊現(xiàn)1j 報(bào)不穩(wěn)固。 通過對(duì)小官莊鐵礦二采區(qū)一3 3 5 m 水平進(jìn)路和聯(lián)巷圍巖的錨網(wǎng)噴支護(hù)情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng) 調(diào)查發(fā)現(xiàn)采準(zhǔn)巷道圍巖地壓大、巖體破砰以及受采動(dòng)影響造成巷道嘲老變形、 破壞嚴(yán)重。并對(duì)巷道地壓顯現(xiàn)機(jī)理、錨蚓噴支護(hù)理論和噴q , f t - 凝 ? 破壞進(jìn)行力學(xué) 分析，進(jìn)而提出采用鋪網(wǎng)支護(hù)對(duì)巷道瞄巖進(jìn)行支護(hù)，對(duì)錨剛支護(hù)作用機(jī)理進(jìn)行研 究提出在高應(yīng)力破裂巖體內(nèi)采用錨網(wǎng)支護(hù)的可行性方案。結(jié)合，1 1 聯(lián)巷圈巖的實(shí) 際情況，計(jì)算錨網(wǎng)支護(hù)力學(xué)參數(shù)，并應(yīng)用快速拉格朗日有限元程序f l a c 對(duì)錨網(wǎng)支 護(hù)進(jìn)行數(shù)值分柝，驗(yàn)證采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)的合理。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試 驗(yàn)，對(duì)錨網(wǎng)支護(hù)可靠性進(jìn)行分析，現(xiàn)場(chǎng)j 二業(yè)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)錨憫支護(hù)效果明皿，能夠滿 足生產(chǎn)需要，并且其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著。 ( 1 ) 通過現(xiàn)場(chǎng)地壓顯現(xiàn)調(diào)查( 包括錨網(wǎng)噴支護(hù)破壞情況、中深j l 變形情況、兩 進(jìn)路之間問柱破壞情況和巷道破壞模式) 及巷道圍巖變形觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)巷道變形量 火，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)巷道，圍巖變形持續(xù)不停地增長(zhǎng)，巷道變形時(shí)間效應(yīng)十分明 顯，圍巖變形隨時(shí)問延長(zhǎng)而無收斂；在錨噴支護(hù)的巷道中，巷道同巖變形監(jiān)測(cè)結(jié) 果表明，隨時(shí)間變化，在圍巖徑陽交替出現(xiàn)拉、壓應(yīng)變區(qū)域；采場(chǎng)巷道周邊應(yīng)力 分布極不均勻，造成巷道主要破壞形式有以f 三類：兩幫鼓張擠出：頂沉底鼓： 全斷面收縮。在支承壓力區(qū)地段，松破礦巖掘支十分困難，以致于炮孔變形嚴(yán)重， 影響錨桿安裝與爆破裝藥。 ( 2 ) 借助東北大學(xué)巖石破裂與失穩(wěn)研究中心的巖石破裂過程分析系統(tǒng)( r f p a 2 0 ) ， 刺小官莊鐵礦無底柱分段崩落法的不同開挖順序?qū)ο锏婪€(wěn)定性的影響，兩進(jìn)路之 問問柱的破壞機(jī)理以及巷道破壞模式進(jìn)行數(shù)值分析，同時(shí)考慮巖石的蠕變特性， 研究蠕變巖體在不同jr 挖順序時(shí)巷道圍巖應(yīng)力分布情況。隨著不i 同水s v - 巷道開采 的進(jìn)行，巷道周圍的應(yīng)力場(chǎng)也在不斷地發(fā)生轉(zhuǎn)移，在開始開挖地第一個(gè)水平行挖 的巷道的圍巖破壞比較嚴(yán)重，隨著其他巷道的逐步開挖，開始其應(yīng)力在同一個(gè)水 平進(jìn)行轉(zhuǎn)移，但隨著開挖的進(jìn)行，其應(yīng)力開始逐步向深部發(fā)生轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致兩進(jìn)路 之間的間柱出現(xiàn)應(yīng)力集中，進(jìn)而導(dǎo)致巷道及其圍巖發(fā)生破壞。同時(shí)通過對(duì)兩進(jìn)路 東北大學(xué)博士學(xué)位論文 之間的問拄破壞模式進(jìn)行研究，毖問柱的破霸：形式土：要是以剪脹破壞為土； ( 3 ) 對(duì)噴射混凝土的破壞機(jī)理進(jìn)行力學(xué)分析，對(duì)砂漿錨桿作用機(jī)理與樹脂錨押 的作用機(jī)理進(jìn)行區(qū)別，研究了錨網(wǎng)支護(hù)的作用機(jī)理，以及錨網(wǎng)支護(hù)與嘲巖共同作 用機(jī)恥，提出在每庸力破裂巖體條件下，采j l j 無噴射混凝。卜支護(hù)作用的可行一 同時(shí)應(yīng)1 ：t j 挑逾 t 格朗f f 有限元程序77 l c 列錨網(wǎng)支護(hù)怍用杌舜進(jìn)j 了數(shù)值分忻以確 定錨網(wǎng)支護(hù)的可行性。 通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定無噴射混凝土約實(shí)踐可行性，井對(duì)錨網(wǎng)支護(hù)的r 0 靠性進(jìn) 行分析；刈采動(dòng)影響下巷道的圍巖進(jìn)行分類確定采用無n 貴射混綴1 ：支護(hù)j 、l 用范 圍。 關(guān)鍵詞：餾網(wǎng)支護(hù)噴射混凝上蠕變高應(yīng)力破裂巖體數(shù)值模擬工業(yè)試 驗(yàn) i 末北大學(xué)博士學(xué)位論文 a b s7 fr a c t o i lb o l t n e ts u p p o r tu n d e rh i g h f r a g m e n t i z e dr o c k m a s s c o n d i t i o n r e s e a r c h s t r e s s e da n d a b s t r a c t o r eb o d yo fx i r eg u m l z h u a n gi r o nn n n el r o b e dd e e p e rt h a no t h e ri r o n1 t l l n e s w h i c hi sb a r e l yf o u n di nc h i n e s em e t a l l i cm i n e t h eg r a v i t ys t r e s sa n dt e c t o n i cs 1 1 e s s c a u s et h eh i g hu n d e r g r o u n dp r e s s u r e ；t h eo r ea n di o c k l n l a s sa r ef 1 a g m e n t i z e da n ds o f t a n dh a v en ol o a d i n gc a p a c i t y t h et i l ta n g l eo f e l eb o d yi ss m a l l ，a n dt h el o a d i n ga r e ae l o r eb o d yi sv e r yb i g t h es p a no fg o a fi sm u c hl a g e r t h eb o u n d a r yo fo r eb o d ya n d r o c k m a s si sf i t e g u l m b o a n d a r yi nt o p w a l la n df o o t w a l ls w t o u n d i n gr o c kt h e r ea l cs o m a n ys a n d w i c h e s i nt h eo r eb o d y , a n dt h e s es a n d w i c h e sa f 傳c lt h e s t a b i l i t y b y i n v e s t i g a t i n g a n ds t u d y i n gr o c k b o l t ，n e ta n d s p r o u t i n gc o n c r e t es u p p o r t i n gi n t h e r o a d w a y so ft h es e c o n dm i n i n gs e c t i o n ，a u t h o r sf o u n dh i g hs t r e s sa r o u n dr o a d w a y s ， l a r g ed i s t o r t i o na n df r a g m e n t i z e dr o c ku n d e rm i n i n gi n f l u e n c e ；t h el a wo fr o a d w a y g r o u n d sp r e s s u r e ，s u p p o r t i n gt h e o r yo fb o l t - n e t s p r o u t i n gs u p p o r tu n dm e c h a n i c a l a n a l y s i s0 nt h ed e s t r u c t i o no fs p r o u t i n g ；w ea p p l yt h eb o l t n e ts u p p o r tt om a i n t a i nt h e s t a b i l i t yo fr o a d w a yw es t u d i e dt h em e c h a n i c so fb o l t n e ts u p p o r ta n dg a v et h ed e s i g n o fb o l t n e ts u p p o r t b a s e do nt h ep r a c t i c a lc o n d i t i o no fs h i t o u i l d i n gr o c k m a s sa tt h e4 1 c o m e c t i n gr o a d w a y , w ec a l c u l a t e dt h em e c h a n i c a lp a r a m e t e r so fb o l t n e ts u p p o r t ，a n d m - l a l y z e dt h ep o s s i b i l i t yo fh i g hs t r e n g t ha n dp r e s t r e s s e db o l t n e ts u p p o r t f r o mt h et e s t r e s u l t ，w ek n o wt h a tt h eb o l t n e ts u p p o r tc a na t t a i nt h er e q u f i e r n e n to fp r o d u c t i o n ；t h e e c o n o m i c a la n ds o c i a lb e n e f i ti sv e r yg o o d ， ( 1 ) b yi n v e s t i g a t i n gm a ds t u d y i n gu n d e r g r o u n dp r e s s u r er i n c l u d i n gt h ed e s t r u c t i o n o fr o c k b o l t - n e t s p r o u t i n gc o n c r e t es u p p o r t ，t h ed e f o r m a t i o no f b o r ea n dt h ef a i l u r em o d e o fr o a d w a y ) a n ds i l l 、, 7 e y i n gt h ed e f o r m a t i o no fs u r r o u n d i n gi nt h es e c o n dm i n i n gs e c t i o n ， w ef o u n dt h ed e f o r m a t i o nd i sh a sa l s ot h et i m ee f 琵c tc h a r a c t e r i s t i ce t h er o a d w a y s u p p o r t e db yb o l t - s p r o u t n e ts u p p o r ts h o w sc o n t i n u o u sd e f o r m a t i o nw h i c hd e v e l o pw i t h t i m e ，a n dt h ed e f o r m a t i o no fr o c k r n a s sh a st h et i m ee f f e c tc h a r a c t e r i s t i c e s p e c i a l l y , t h e r e s u l to fd e f o r m a t i o ns u r v e y i n gt e s t i f y ：t h et e n s i l ea n dc o m p r e s s i v ea r e ao fr o c l , n n a s s w i l la l t e r n a t e l ya p p e a rw i t ht i m ee f f e c t t h ef a i l u r em o d e sh a v em a i n l yt h r e ek i n d s ： h e a v eo f t w os i d e s ，r o o fs i n k i n gm a df l o o rh e a v e ，t h ec r o s ss e c t i o ns h r i n k i n g ( 2 ) b ya p p l y i n gt h er f p a “w h i c hi sd e v e l o p e da tc r s ri nt h en o r t h e a s t e r n u n i v e r s i t y , w ea n a l y z e st h ed i f f e r e n te x c a v a t i o ns e q u e n c ei n f l u e n c eo nt h es t a b i l i t yo f r o a d w a yb yp i l l a r l e s ss u b l e v e lc a v i n ge x t r a c t i o nd r i f tt om i n i n g t h ef a i l u r em e c h a n i c s o fp i l l a rb e t w e e nt w or o a d w a ya n dt h ef a i l u r em o d e sh a v e b e e nm o d e l e db y 東北大學(xué)博士學(xué)位論文a b s t p , a c q r f p a 2 0 c o n s i d e r i n gt h ec f c e pc h a r a c t e r i s t i c so fr o c k m a s s 7 es l u d i e d t h es t r e s s d i s t r i b u t i o no fc r e e pr o c k n l a s su n d e rd i f f e r e n te x c a v a t i o ns e q u e n c ec o n d i t i o n w i t ht h e e x c a v a t i o no fr o a d w a yi nt h ed i f f e r e n tl e v e l s ，t h es t r e s sf i e l do fs u r r o u n d i n gr o c k m a s s c 0 1 ) i n u e st os h i f t a f t e rt h ef i r s tl o a d w a yw a se x c a v a t e d ，t h ed e s t r u c t i o no f 5 1 1 1 3 o u n d i n g r o e k m a s si sv e r ys e v e r e l y i t ht l ：ee x c a v a t i o no fr o a d w a y , t h es d c s so fs u r r o u n d i n g r o c k m a s ss t a r t st ot r a n s f e rt od e e pr o c k m a s s w h i c hl e a d st ot h es t l e s s c o n ，e r g e n c eo n t h ep i l l a r t h es t r e s sc o n v e r g e n c eo nt h ep i l l a rl e a d st ot h ed e s ul t e l i o no fr o a d w a ya n d p i l l a r t h ed e s t r u c t i o nm o d eo fp i l l a rb e t w e e nt w om a d w a 3 一ss 1 1 。、sm a i n l yd i l a t i o n 舟i l u r e ( 3 ) t h em e c h a n i c a la n a l y s i so nd e s t r u c t i o nm e c h a n i c so fs u l o u t i n gh a sb e e ns t u d i e d a n dt h em e c h a n i s mo fs p o u t i n g b o l ta n dr e s i g n b o l th a dp a r t l yb e e nd o n e a tt h es a m e t i m e ，t h em e c h a n i s mo fb o l t 一1 1 e ls u p p o r ta ：l dt h ei n t e m c t i o n a lm e c h a n i s mo nb o l t - 1 1 e t s u p p o r ta n ds u n o u n d i n gr o c k a l l a s sh a v eb e e ns t u d i e d t h en u m e r i c a lm l a l y s i so i lt h e m c c h a n i s mo f b o r n e ts u p p o r th a sb e e nd o n eb ya p p l y i n gf l a c b a s e do f ft h o s e s t u d y i n g t 1 1 ec a n c e l i n gs p r o u t i n gs u p p o r ti sf e a s i b l eu n d e rh i g hs t r e s s e da n d f r a g m e n t i z e dr o c k m a s sc o n d i t i o n ， ( 4 ) t h ep r a c t i c a if e a s i b l i t ya n dr e l i a b i l i t yo fb o l t - n e ts u p p o r th a sb e e na p p l i e di nt h e s c e u c e t h es u r r o u n d i n gr o c k m a s so f r o a d w a y b yu n d e r g r o u n dm i n i n gi sc l a s s i f i e d ，a n d t h ea p p l y i n gs c o p e so f b o l t - n e ts u p p o r ti se n s u r e d k e yw o r d s b o l t n e ts u p p o r t s p r o u t i n g c r e e pd e f o r m a i o nf r a g m e n t e dr o c k m a s s n u m e r i c a ls i m u l a t i o ni n d u s t r i a lt e s t 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交 ； 勺學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)卜完成的。論文中取 得的研究成果除加以標(biāo)注和致謝的地方外，小包含其他人己經(jīng)發(fā)農(nóng)或 撰寫過的研究成果，也不包括本人為獲得其他學(xué)位而使用過的材料c 與我一同i 作的同忐對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了l 蠅確 的說明并表示謝意。 學(xué)位論文作者簽名訝瀝 t 日期：m 、7 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解東北火學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué) 位論文的規(guī)定：即學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的 復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人同意東北大學(xué)可以：降學(xué) 位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索、交流。 ( 如作者和導(dǎo)師同意網(wǎng)上交流，請(qǐng)?jiān)谙路胶灻?；否則視為不同意。) 學(xué)位論文作者簽名： 簽字日期： 導(dǎo)師簽名 簽字日期 查些查堂壁主芏堡笙查 苧二主竺絲 第一章緒論 1 1 研究背景 在天然狀態(tài)下賦存的巖體，是由很多巖石組成，在巖體形成過程中，形成很 多分隔面、層理面，在地質(zhì)變動(dòng)過程中又產(chǎn)生很多節(jié)理、裂隙、斷層等弱面。地 壓活動(dòng)是一種由圍巖應(yīng)力、圍巖性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造控制的自然現(xiàn)象，在巖體中開挖 巷道以后，擾亂了地殼中的應(yīng)力平衡，造成巷道圍巖應(yīng)力重新分布，巷道圍巖承 受自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力作用，同時(shí)也在巷道周邊形成二次應(yīng)力場(chǎng)。圍巖應(yīng)力、圍 巖強(qiáng)度和巷道支護(hù)是決定巷道圍巖穩(wěn)定性的三大因素。為此，巷道圍巖破壞，需 要采取措施對(duì)巷道圍巖進(jìn)行維護(hù)，這就要對(duì)巷道圍巖進(jìn)行支護(hù)，以控制地壓對(duì)巷 道圍巖的破壞作用。 目前，國(guó)內(nèi)外一些金屬礦山，隨著其開采深度增加、采動(dòng)影響范圍的不斷加 大，加上復(fù)雜的工程地質(zhì)條件及高應(yīng)力、巖體破碎等不利因素影響，造成巷道垮 冒，嚴(yán)重影響了礦石的開采。而且深部巷道圍巖表現(xiàn)出明顯的碎脹蠕變特性，在 對(duì)巷道巖體進(jìn)行節(jié)理構(gòu)造、圍巖性質(zhì)以及巖石力學(xué)參數(shù)調(diào)查與試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，搞 清楚在深部開采高應(yīng)力情況下，巷道圍巖的各種力學(xué)指標(biāo)以及節(jié)理裂隙發(fā)育程度， 對(duì)礦巖工程的維護(hù)至關(guān)重要。在此基礎(chǔ)上，開展對(duì)深部開采高應(yīng)力蠕變破裂巖體 條件下的巷道支護(hù)新技術(shù)研究，提出針對(duì)小管莊鐵礦深部開采高應(yīng)力蠕變破裂巖 體條件下錨桿支護(hù)的具體方案，有效地控制地巷道圍巖的變形、破壞，為礦石開 采以及巷道自身的穩(wěn)定提供保證。 開展對(duì)深部開采高應(yīng)力破裂巖體條件下的巷道支護(hù)新技術(shù)研究，將解決目前 深部開采高應(yīng)力破裂巖體條件下巷道圍巖支護(hù)的問題，大大緩解支護(hù)給礦山生產(chǎn) 帶來的困難。支護(hù)新技術(shù)研究指在一定的條件下取消噴射混凝土支護(hù)，將巷道支 護(hù)的直接費(fèi)用降低，緩解主、副井提升壓力，大大改善工人井下的施工環(huán)境。通 過新支護(hù)技術(shù)的引進(jìn)、推廣應(yīng)用，提高深部開采高應(yīng)力破碎巖體與受采動(dòng)影響環(huán) 境下巷道的支護(hù)強(qiáng)度，提高支護(hù)質(zhì)量，使二采區(qū)深部巷道在其服務(wù)年限范圍內(nèi)保 持穩(wěn)定，減少投入生產(chǎn)后的巷道二次返修量，這對(duì)礦山生產(chǎn)來講是具有重大實(shí)際 意義的。 查些苧蘭量主蘭垡壘查 1 2 地壓研究現(xiàn)狀 第一章緒論 采礦工業(yè)是基礎(chǔ)工業(yè)，我國(guó)是世界上采礦最早的國(guó)家之一。明代末年出版的 天工開物一書中，已記述了礦山壓力的危害性，歐洲國(guó)家對(duì)礦山壓力的認(rèn)識(shí) 開始于1 5 世紀(jì)。巷道地壓在2 0 世紀(jì)二十年代以前，地壓理論主要研究作用在支 護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力是其上覆巖層的重量徊。具有代表的海姆公式( h a i m - a ) 、朗金 ( r a n l d n e ，w j m ) 、金尼克( z 阻h n k ，a h ) 理論”3 和“壓力拱假說”。其不同 之處在于，對(duì)地層水平壓力的側(cè)壓系數(shù)有不同的理解。海姆認(rèn)為巖層的側(cè)壓系數(shù) 為l ，朗金根據(jù)松散體理論認(rèn)為是留2 ( 4 5 。一警，而金尼克根據(jù)彈性理論認(rèn)為是 z j l 。其中，盧，妒和y 分別表示巖體的泊松比、內(nèi)摩擦角和容重。隨著巖體開挖 1 一 深度的不斷增加，上述的壓力理論不是很符合實(shí)際情況。又出現(xiàn)了散體壓力理論。 散體理論認(rèn)為：在較大深部開挖巷道時(shí)，作用在支架上壓力，不完全是上覆巖層 的重量，而是巷道圍巖塌落拱內(nèi)的松動(dòng)巖體重量，其代表性理論是普氏理論( 巖 石堅(jiān)固性系數(shù)，) 和太沙基理論，但此理論沒有能科學(xué)的確定塌落拱的高度及其 形成過程。軸變論“1 認(rèn)為巷道塌落又自行穩(wěn)定可以用彈性理論進(jìn)行分析，圍巖破壞 是由于應(yīng)力超過巖體強(qiáng)度極限引起的。于學(xué)馥教授根據(jù)圍巖變形、破壞與原巖體 應(yīng)力、側(cè)壓系數(shù)和軸比密切相關(guān)，并提出了“等應(yīng)力軸比”，“零應(yīng)力軸比”，“拉 應(yīng)力軸比”和“壓應(yīng)力軸比”與側(cè)壓系數(shù)的關(guān)系式，還有“圍巖穩(wěn)定性軸比”三 規(guī)律，從理論上論述了巷道方向、巷道軸比與原巖體應(yīng)力的關(guān)系。二十世紀(jì)五十 年代后期開始有人引用彈塑性理論來研究巷道圍巖穩(wěn)定，典型的例子是計(jì)算圓形 巷道周圍的應(yīng)力分布，還進(jìn)一步研究了巖體層理性影響。包括芬納( f e n n e r ) 一塔 羅勃( t a l o b r e ，j ) 和卡斯特奈( k a s t e r ，h ) 公式就是這方面的代表例子。 與此同時(shí)，流變特性也開始著手進(jìn)行了研究。損傷引進(jìn)巖石力學(xué)以后，將巖石損 傷分為初始損傷、彈塑性損傷、疲勞損傷、蠕變時(shí)效損傷、動(dòng)力損傷等”1 。其所研 究的主要內(nèi)容是：建立巖體裂隙及其分布概率統(tǒng)計(jì)模型，如用m o n t e c a r l o 法模 擬裂隙分布；建立節(jié)理材料損傷本構(gòu)關(guān)系；用有限元法計(jì)算巖體強(qiáng)度、變形，以 確定巖體的穩(wěn)定性。1 9 6 9 年t r o l l o p e “1 提出了塊體力學(xué)；1 9 7 6 年g o o d m a n 等。1 采 用赤平投影方法分析了巖體在弱面上的穩(wěn)定性；在2 0 世紀(jì)7 0 年代由我國(guó)學(xué)者石 2 東北大學(xué)博士學(xué)位論文 第一章緒論 g o o d m a n 出版了塊體理論及其在巖石工程中的應(yīng)用 8 - 1 1 ，該理論主要有三個(gè)特 征：是一種有關(guān)巖石塊體穩(wěn)定狀態(tài)的預(yù)報(bào)方法；用靜力學(xué)對(duì)關(guān)鍵塊體進(jìn)行靜態(tài)分 析：當(dāng)巖體不穩(wěn)定或者有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)進(jìn)行幾何分析。該理論的主要特點(diǎn)是在開挖 臨空面找關(guān)鍵塊體。1 9 8 7 年林德璋“”采用拓?fù)鋵W(xué)中的協(xié)調(diào)論方法對(duì)巖體的塊體進(jìn) 行了研究。華安增“”等人利用計(jì)算機(jī)，將赤平極投影方法解析化，討論了巷道周 圍層狀巖體的穩(wěn)定、層狀巖體的邊坡穩(wěn)定、層狀巖體的移動(dòng)等穩(wěn)定問題。t r 斯 塔西和c l 佩吉“”根據(jù)長(zhǎng)期從事巖土工程咨詢的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，討論了巖石和巖體的 破壞準(zhǔn)則和穩(wěn)定性分析方法，給出了地下工程優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟。并圍繞支護(hù)設(shè)計(jì)和 選型，討論了主動(dòng)與被動(dòng)支護(hù)、礦柱分析與設(shè)計(jì)，以及地壓的回填控制等大量理 論結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)公式。1 9 9 9 年姜福興、譚云亮等人“6 1 提出了巷道圍巖的動(dòng)態(tài)工程分 類；于學(xué)馥教授根據(jù)壓力的成因不同，將圍巖壓力分為松動(dòng)圍巖壓力、變形圍巖 壓力、沖擊圍巖壓力和膨脹圍巖壓力等四類“3 。 2 0 世紀(jì)5 0 年代以來，煤炭科學(xué)研究總院北京開采所的康紅普“”在分析巷道圍 巖應(yīng)力分布特征的基礎(chǔ)上，提出關(guān)鍵承載圈這一概念，探討了圓形巷道在彈性和 彈塑性應(yīng)力狀態(tài)下關(guān)鍵承載圈的分布及其影響因素。郭文兵等人?！睉?yīng)用相似模擬 理論和光測(cè)彈性力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)煤礦軟巖巷道圍巖應(yīng)力分布特點(diǎn)及位移特 征進(jìn)行了模擬研究，得出了軟巖巷道圍巖在巷道有無封閉式支護(hù)情況下的應(yīng)力分 布規(guī)律、應(yīng)力集中程度及位移特征。武建軍等人“利用光粘彈性實(shí)驗(yàn)方法模擬了 地下工程中圓截面巷道圍巖及凍結(jié)壁的蠕變過程，給出了巷道圍巖和凍結(jié)壁的應(yīng) 力分布規(guī)律及隨時(shí)間的變化規(guī)律，為地下工程的設(shè)計(jì)及預(yù)報(bào)提供了一種有效的實(shí) 驗(yàn)手段。 對(duì)地壓研究目前還應(yīng)用一些其它的軟科學(xué)方法，首先有不確定分析法“1 ，主要 包括概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析( 一次二階矩法，m o n t o c a r l o 法和隨機(jī)有限元等) ； 隨機(jī)過程方法：模糊數(shù)學(xué)方法和灰色系統(tǒng)等。對(duì)地壓進(jìn)行系統(tǒng)分析方法，主要包 括：系統(tǒng)識(shí)別；信息論；控制論和突變理論等。目前，已經(jīng)應(yīng)用專家思維、判斷、 分析和計(jì)算機(jī)軟、硬件處理等的綜合智能分析方法等。對(duì)巷道圍巖進(jìn)行分類的專 家系統(tǒng)，采礦方法咨詢專家系統(tǒng)等。 3 東北大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論 1 3 支護(hù)研究現(xiàn)狀 巷道圍巖控制的主要目的是控制巷道圍巖的穩(wěn)定性。巷道圍巖的穩(wěn)定主要取 決于圍巖應(yīng)力、圍巖性質(zhì)和圍巖支護(hù)等因素。 針對(duì)深部開采巷道壓力大、變形量大的特點(diǎn)，國(guó)外發(fā)展了一些深部開采巷道 的專門支護(hù)技術(shù)。概括起來主要有“：采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的全封閉支護(hù)系統(tǒng)；錨噴網(wǎng) 聯(lián)合支護(hù)系統(tǒng)；特種鋼和加大型鋼質(zhì)量( 達(dá)4 4 k g m 甚至更大) ；采用硬石膏、水 泥砂漿、聚氨酯或其它建筑材料進(jìn)行壁后充填。 1 3 1 錨桿支護(hù)發(fā)展過程 國(guó)內(nèi)外礦山巷道支護(hù)技術(shù)總的來講經(jīng)歷了從木支架向剛性金屬支架、可縮性 金屬支架，到錨桿支護(hù)發(fā)展的過程，其中u 型可縮性支架和錨桿被公認(rèn)為是井下 支護(hù)技術(shù)上的兩次重大突破，已經(jīng)形成了包括各種料石碹、混凝土碹、噴射混凝 土梁網(wǎng)、桁架錨桿、錨索、錨注、高強(qiáng)度混凝土弧板支架等多種支護(hù)形式。1 9 1 2 年，艾爾弗雷登斷希( a l f r e db u s c h ) 在阿伯旌萊辛( a b e r s c h l e s i n ) 的弗里登 斯( f r i e d e n s ) 煤礦開始使用錨桿支護(hù)頂板。1 9 1 5 1 9 2 0 年美國(guó)金屬礦也開始使 用錨桿支護(hù)頂板啪1 。不過不管是受采動(dòng)影響的采準(zhǔn)巷道，還是不受或少受采動(dòng)影 響的開拓巷道，最主要的支護(hù)還是u 型鋼可縮性支架與錨桿支護(hù)( 包括塑料網(wǎng)、 金屬網(wǎng)、噴射混凝土、w 鋼帶、鋼筋梯子梁或桁架等的聯(lián)合支護(hù)形式) ，特別值得 一提的是近年來國(guó)內(nèi)錨桿支護(hù)在采準(zhǔn)巷道應(yīng)用正以較快的速度不斷發(fā)展。為了更 有效地發(fā)揮支護(hù)的效果，在選擇井巷各項(xiàng)參數(shù)時(shí)應(yīng)科學(xué)地分析和預(yù)測(cè)各種因素， 這些因素的選擇應(yīng)服從于巷道圍巖穩(wěn)定和功能的原則。影響巷道圍巖穩(wěn)定性的因 素很多，但井巷一旦開挖就固化了許多因素，如圍巖強(qiáng)度以及井巷的走向、斷面 尺寸等，但要控制圍巖的穩(wěn)定性就必須認(rèn)真研究支護(hù)，包括材料、支護(hù)方法、支 護(hù)類型等。 錨桿支護(hù)技術(shù)作為地下巷道和其它地下工程支護(hù)技術(shù)的一種主要形式，早在 4 0 年代，美國(guó)、前蘇聯(lián)就在開始使用。錨桿支護(hù)技術(shù)是井巷支護(hù)比較經(jīng)濟(jì)合理的 有效手段，在煤礦、金屬礦山、水利、隧道以及其它地下工程中迅速得到發(fā)展， 目前，據(jù)估計(jì)國(guó)內(nèi)外各種各樣的錨桿有數(shù)百種至多。 將幾十年來世界錨桿支護(hù)發(fā)展過程分為五個(gè)階段“”： 1 9 4 5 年- 1 9 5 0 年，機(jī)械式錨桿研究與應(yīng)用； 4 查! ! 壟蘭堡主莖堡絲查 1 9 5 0 年一1 9 6 0 年，采礦業(yè)廣泛采用機(jī)械端頭錨桿( 分為楔縫式、 楔式等) ，并開始對(duì)錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究； 第一章緒論 漲殼式、倒 1 9 6 0 - 1 9 7 0 年，樹脂錨桿推出并在礦山得到應(yīng)用； 1 9 7 0 1 9 8 0 年，發(fā)明管縫式錨桿、脹管式錨桿并應(yīng)用。研究新的設(shè)計(jì)方法，長(zhǎng) 錨索產(chǎn)生； 1 9 8 0 1 9 9 0 年以來，混合錨頭錨桿、組合錨桿、桁架錨桿、特種錨桿得到應(yīng)用， 樹脂錨固劑材料得到改進(jìn)。 樹脂錨桿以其優(yōu)越的錨固性能和簡(jiǎn)易的操作工藝逐漸占領(lǐng)了錨桿市場(chǎng)：砂漿 錨桿由于灌漿工藝復(fù)雜、凝固時(shí)間長(zhǎng)、膠結(jié)難以保證；管縫式錨桿和水泥錨桿易 銹蝕且錨固力受到鋼材和圍松弛的影響，只能有條件地發(fā)展應(yīng)用。此外，各種適 應(yīng)于特殊開采條件的錨桿形式也得到發(fā)展，如適應(yīng)可切割要求的玻璃纖維錨桿、 錨索等。 國(guó)內(nèi)錨桿支護(hù)應(yīng)用十分廣泛，但仍然局限于圍巖弱穩(wěn)定的巷道，并且比較重 視圍巖分類的研究，以此作為巷道支護(hù)選擇的依據(jù)。目前也在開展采深大、巖體 質(zhì)量差等地質(zhì)條件下的錨桿支護(hù)問題的研究。 國(guó)外錨桿支護(hù)的發(fā)展方向?yàn)椋禾岣咤^桿的錨固力，并使其得到充分發(fā)揮、擴(kuò) 大錨桿支護(hù)應(yīng)用范圍，提高錨桿支護(hù)效果。我國(guó)錨桿支護(hù)始于5 0 年代，在鐵路隧 道、礦山、水利、人防各部門都獲得應(yīng)用。經(jīng)過幾十年的探索，取得了很大進(jìn)展。 支護(hù)形式有多種組合形式，主要有：鋼拱架支護(hù)，u 型鋼支護(hù)，噴射混凝土支護(hù)， 錨桿支護(hù)，噴錨支護(hù)，錨網(wǎng)支護(hù)，錨噴網(wǎng)支護(hù)和網(wǎng)殼支護(hù)等。 1 3 2 錨桿支護(hù)理論研究現(xiàn)狀 早在4 0 代開始，美國(guó)和前蘇聯(lián)就已在地下礦山巷道使用了錨桿支護(hù)，以后在 煤礦、金屬礦山、水利、隧道以及其它地下工程中迅速地得到了發(fā)展。與此同時(shí)， 對(duì)錨桿支護(hù)作用機(jī)理作了廣泛的研究，提出了多達(dá)十幾種的錨桿支護(hù)理論。工程 應(yīng)用方面，在國(guó)外，一些國(guó)家的煤巷支護(hù)幾乎全部采用錨桿支護(hù)；在國(guó)內(nèi)，地下 礦山錨桿支護(hù)的比重也在逐漸提高，有些礦山的支護(hù)已經(jīng)基本上完全采用錨桿支 護(hù)。從目前國(guó)內(nèi)外對(duì)錨桿支護(hù)的發(fā)展情況來看，錨桿支護(hù)的機(jī)理比較多，但總結(jié) 起來主要有：懸吊理論、組合粱理論、組合拱理論、楔固理論等；近年來，澳大 利亞學(xué)者蓋爾( w j g a l e ) 提出了最大水平應(yīng)力理論。新奧法是由奧地利學(xué)者v 拉布希維茲( l v r a b c e w i c z ) 教授o 。2 4 1 總結(jié)前人在隧道方面大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)后于1 9 6 4 5 東北大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論 年定名創(chuàng)立的。新奧法充分利用和調(diào)動(dòng)巷道圍巖強(qiáng)度與自身承載能力，按巖石力 學(xué)、圍巖支護(hù)共同作用原理制定的一套完整的地下工程設(shè)計(jì)、施工、支護(hù)、監(jiān)測(cè) 新概念。其主要特征是：保持和調(diào)動(dòng)圍巖的強(qiáng)度，充分利用圍巖自身的承載能力； 運(yùn)用圍巖一支護(hù)共同作用原理、巖體的動(dòng)態(tài)性質(zhì)和巖體蠕變發(fā)展規(guī)律，提出兩次 支護(hù)概念：將監(jiān)測(cè)作為地下工程施工工作內(nèi)容的重要組成部分，對(duì)圍巖位移及支 護(hù)受力狀態(tài)始終進(jìn)行支護(hù)；應(yīng)用中具有多面性和靈活性。 在我國(guó)錨桿支護(hù)理論研究方面，目前已建立起來了解析法和數(shù)值法，考慮了 錨桿與圍巖之間的相互作用，并且建立錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)所需要的簡(jiǎn)化公式和算法， 具有一定的操作性。但針對(duì)深部開采地應(yīng)力較大的情況，開展對(duì)圍巖變形、破壞 及支護(hù)方式的分析和研究還不深入。 噴射混凝土支護(hù)是五十年代初期國(guó)際上發(fā)展起來的一種新型支護(hù)形式“。近 幾十年來，噴射混凝土支護(hù)與錨稈支護(hù)相結(jié)合的錨噴支護(hù)得到了很大的發(fā)展。自 從噴射混凝土支護(hù)引入我國(guó)以來。“”，已經(jīng)在冶金、煤炭、鐵路、公路、電力和國(guó) 防等工程中得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。噴射混凝土支護(hù)改變了支架被動(dòng)受壓的狀 況，主動(dòng)、及時(shí)地對(duì)巖層進(jìn)行加固，充分地利用和加強(qiáng)圍巖的自身支撐作用；噴 射混凝士還能及時(shí)封閉圍巖，防止圍巖風(fēng)化，從而保證巷道圍巖穩(wěn)定。當(dāng)噴射混 凝土與錨桿配食使用時(shí)，錨杼、噴射混凝土互相取長(zhǎng)孫短加固圍巖，與圍巖共同 作用構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)。噴錨支護(hù)在一些大型硐室及不良地質(zhì)巖層中其優(yōu) 越性非常顯著。采用噴錨支護(hù)在減少工程開挖量、提高工效、降低工程造價(jià)、增 加安全等方面顯示了許多優(yōu)越性。但噴射混凝土屬脆性材料，抗拉強(qiáng)度較低，這 是它在使用中存在的一個(gè)問題。在受采動(dòng)影響比較嚴(yán)重的巷道中及放礦漏斗口附 近等圍巖應(yīng)力經(jīng)常發(fā)生改變，致使混凝土破壞比較嚴(yán)重。另一方面爆破質(zhì)量控制 不良的巷道不規(guī)則的斷面形狀可能引趣樹砌中高應(yīng)力集中，從而弓l 起噴層開裂和 承載能力顯著降低。工程應(yīng)用方面，在國(guó)外，一些國(guó)家的煤巷支護(hù)幾乎全部采用 錨轷支護(hù)：在國(guó)內(nèi)，地下礦山錨杼支護(hù)的比重也在逐漸提贏，有些礦山的支護(hù)已 經(jīng)基本上采用錨桿支護(hù)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)錨桿支護(hù)的理論與實(shí)踐工作做了大量工作， 促進(jìn)了錨杼支護(hù)技術(shù)不斷發(fā)展和日益成熟。盡管人們對(duì)錨桿支護(hù)工作的理論與實(shí) 踐研究進(jìn)行了大量的研究工作，但是目前錨桿支護(hù)的巷道仍然存在著許多問題。 采場(chǎng)支護(hù)是指在回采過程中對(duì)采場(chǎng)或者采準(zhǔn)巷道頂板、圍巖進(jìn)行加固作業(yè)， 以保證回采的正常進(jìn)行。反映錨桿錨固力的主要指標(biāo)初錨力、錨桿體系剛度、 6 東北大學(xué)博士學(xué)位論文 第一章緒論 工作錨固力及殘余錨固力。要深入研究錨桿的力學(xué)機(jī)理，必須掌握錨桿支護(hù)巷道 的周邊位移與巖體深處位移的規(guī)律，采場(chǎng)支護(hù)與采礦方法和回采方案密切相關(guān)。 p e n gs s 提出軟巖巷道錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì)方法，并認(rèn)為軟巖矩形巷道頂板有三 種破壞形式；加拿大學(xué)者i n d r a r a t n a 和k a i s e r 采用模擬試驗(yàn)，分析了全長(zhǎng)錨桿 與圍巖的相互作用，建立了全長(zhǎng)錨固錨桿的分析設(shè)計(jì)模型：l a b i o u s 研究了錨桿 支護(hù)的全部過程，提出錨桿錨固過程的五種受力狀態(tài)，并建立了“收斂一約束” 的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的數(shù)值模擬法。 鄭雨天教授伽總結(jié)我國(guó)錨桿支護(hù)分為三個(gè)階段，即：?jiǎn)误w錨桿群階段；組合 錨桿階段；預(yù)應(yīng)力錨桿體系階段。王明恕教授根據(jù)錨桿錨固后靜態(tài)錨桿的靜力平 衡關(guān)系，提出錨桿體表面的剪應(yīng)力方向不可能一致，存在剪應(yīng)力為零的中性點(diǎn)。 并在巖體性質(zhì)、均布荷載、圓形巷道的假設(shè)下，利用彈塑性理論推導(dǎo)出錨桿上剪 應(yīng)力分布，并給出了中性點(diǎn)位置計(jì)算公式。孫學(xué)毅根據(jù)2 0 世紀(jì)7 0 年代我國(guó)對(duì)砂 漿錨桿軸向力研究的豐富實(shí)測(cè)資料，提出了砂漿錨桿的力學(xué)模型。 1 3 3 支護(hù)技術(shù)方面 小官莊鐵礦在過去幾十年的生產(chǎn)建設(shè)中，在對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性控制過程中， 使用過木棚支護(hù)、預(yù)制混凝土塊支護(hù)、現(xiàn)澆混凝土支護(hù)、錨網(wǎng)噴支護(hù)和u 型鋼拱 架支護(hù)等支護(hù)形式。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐表明：錨桿支護(hù)是對(duì)碎脹蠕變巖體最有效、最 經(jīng)濟(jì)的支護(hù)方式。錨網(wǎng)噴支護(hù)、等技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已達(dá)到較高水平，小官莊鐵礦多 年的生產(chǎn)積累了大量寶貴的成功經(jīng)驗(yàn)。 錨網(wǎng)噴支護(hù)是錨桿支護(hù)中使用最廣泛的一種支護(hù)形式，在一些礦山巷道中， 錨網(wǎng)噴支護(hù)作為永久支護(hù)形式，但是在其它工程中，錨網(wǎng)噴支護(hù)僅僅是作為一種 臨時(shí)支護(hù)形式，而被廣泛應(yīng)用，起到了非常重要的作用。對(duì)于一些破碎的軟巖來 講，在高應(yīng)力條件下，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)不能維護(hù)巷道的穩(wěn)定，常常出現(xiàn)片幫、冒 頂和底臌等破壞形式，因而對(duì)于此種軟弱巖體，采用錨注支護(hù)對(duì)巷道圍巖進(jìn)行支 護(hù)。 1 3 4 噴射混凝土支護(hù)現(xiàn)狀 自從新奧法引入我國(guó)以來，在礦山、鐵路、公路和水利工程等得到了廣泛的 推廣與應(yīng)用。“3 ，采用錨噴網(wǎng)支護(hù)確實(shí)解決了很多工程的穩(wěn)定性問題。但是在小 7 東北大學(xué)博士學(xué)位論文 第一章緒論 官莊鐵礦通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)噴射混凝土存在以下問題：( 1 ) 受采動(dòng)影響其階段水 平巷道的地壓大，巖體破碎。噴射混凝土屬于脆性材料，巷道來壓后，噴射混擻 土不承受拉應(yīng)力，造成噴射混凝土發(fā)生拉破壞，而噴射混凝土一旦發(fā)生破壞，不 能對(duì)巷道圍巖的穩(wěn)定起到作用；( z ) 噴射混凝土施工工序復(fù)雜，造成其支護(hù)速度慢， 影響巷道的掘進(jìn)速度；( 3 ) 噴射混凝土回彈率高，高達(dá)3 0 以上：( 4 ) 噴射混凝土施工 過程灰塵特別大，影響工人的身體健康；( 5 ) 噴層厚度難以控制，質(zhì)量檢測(cè)困難： ( 6 ) 巷道開挖以后馬上就噴射混凝土，造成事故隱患嚴(yán)重；( 7 ) 由于采用噴射混凝土 支護(hù)，其運(yùn)搬數(shù)量非常巨大，造成其副井及巷道運(yùn)輸繁忙。 1 4 研究主要內(nèi)容 通過對(duì)小官莊鐵礦二采區(qū)進(jìn)路和聯(lián)巷圍巖的錨噴網(wǎng)支護(hù)情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查， 發(fā)現(xiàn)由于其巷道圍巖地壓大、巖體破碎以及受采動(dòng)影響造成巷道圍巖變形、破壞 嚴(yán)重。并從支護(hù)理論、噴射混凝土破壞力學(xué)分析以及噴射混凝土存在地問題，進(jìn) 而提出采用錨網(wǎng)支護(hù)的可行性。為此取消噴射混凝土支護(hù)，對(duì)巷道的支護(hù)形式進(jìn) 行了重新設(shè)計(jì)，采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)支護(hù)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)錨網(wǎng)支護(hù)效果明顯，滿 足生產(chǎn)需要，并且其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著。本論文研究的主要內(nèi)容： ( 1 ) 通過現(xiàn)場(chǎng)地壓顯現(xiàn)調(diào)查( 包括錨網(wǎng)噴支護(hù)破壞情況、中深孔變形情況、巷 道的破壞模式) 及巷道圍巖變形觀測(cè)，總結(jié)小官莊鐵礦巷道變形、破壞規(guī)律，總 結(jié)全礦的地壓分布規(guī)律，特別是掌握采動(dòng)影響下巷道的地壓情況進(jìn)行分析； ( 2 ) 借助東北大學(xué)巖石破裂與失穩(wěn)研究中心的巖石破裂過程分析系統(tǒng)( r f p a 。) ， 對(duì)小官莊鐵礦無底柱分段崩落法的不同開挖順序?qū)ο锏婪€(wěn)定性的影響，兩進(jìn)路之 間間柱的破壞機(jī)理以及巷道破壞模式進(jìn)行數(shù)值分析，同時(shí)考慮巖石的蠕變特性， 研究蠕變巖體在開挖時(shí)巷道圍巖應(yīng)力分布情況，從而掌握地壓分布規(guī)律； ( 3 ) 對(duì)噴射混凝土的破壞原因進(jìn)行分析，對(duì)砂漿錨桿作用機(jī)理與樹脂錨桿的作 用機(jī)理進(jìn)行區(qū)別，研究錨網(wǎng)支護(hù)的作用機(jī)理，以及錨網(wǎng)支護(hù)與圍巖共同作用機(jī)理， 探討在高應(yīng)力破裂巖體條件下，采用無噴射混凝土支護(hù)作用的可行性：同時(shí)將應(yīng) 用f l a c 對(duì)錨網(wǎng)支護(hù)作用機(jī)理進(jìn)行數(shù)值分析，以確定錨網(wǎng)支護(hù)的可行性。 ( 4 ) 通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定無噴射混凝土的實(shí)踐可行性，開展對(duì)錨網(wǎng)支護(hù)的可靠性 進(jìn)行分析；并對(duì)采動(dòng)影響下巷道的圍巖進(jìn)行分類，確定采用無噴射混凝土的圍巖 應(yīng)用范圍。 8 東北大學(xué)博士學(xué)位論文 第二章小官莊鐵礦地壓顯現(xiàn)調(diào)查及監(jiān)測(cè) 第二章小官莊鐵礦地壓顯現(xiàn)調(diào)查及監(jiān)測(cè) 本部分通過對(duì)小官莊鐵礦- 3 3 7 m 水平巷道圍巖破壞情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，對(duì)巷 道變形、破壞情況調(diào)查；同時(shí)利用監(jiān)測(cè)儀器對(duì)巷道圍巖變形進(jìn)行觀測(cè)，掌握巷道 地壓分布情況，分析地壓分布規(guī)律及巷道圍巖破壞情況。 2 1 采場(chǎng)巷道圍巖破壞情況調(diào)查 小官莊鐵礦是采用無底柱分段崩落法開采的大型礦山，也是采場(chǎng)地壓顯現(xiàn)劇 烈的難采礦山之一。由于礦巖軟弱破碎，地層壓力大，采準(zhǔn)巷道需要全部支護(hù)， 其中大部分巷道采用的是錨網(wǎng)噴支護(hù)( 表2 1 ) 。盡管如此，開采過程中仍有大量 巷道發(fā)生變形破壞，巷道的返修率比較高。為了掌握地壓對(duì)巷道的破壞情況，選 取地壓顯現(xiàn)比較明顯的地段進(jìn)行調(diào)查，以小官莊鐵礦的- 3 3 7 m 水平做為調(diào)查對(duì)象， 進(jìn)行了整個(gè)調(diào)查( 此次調(diào)查巷道距離地表的深度為5 3 5 m ) ，其采準(zhǔn)巷道的布置形式 見圖2 1 。 2 1 1 巷道圍巖破壞情況宏觀調(diào)查 通過對(duì)e - 3 3 7 水平二采區(qū)的巷道圍巖破壞情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查( 表2 2 ) ，共調(diào) 查了e - 3 3 7 水平二采區(qū)5 6 條巷道( 破壞巷道條數(shù)與完好巷道的條數(shù)各為2 8 條) ， 調(diào)查巷道的總長(zhǎng)度為11 6 8 4 m ，通過調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，所調(diào)查的巷道的破壞長(zhǎng)度為 5 1 2 8 m ，占巷道的總長(zhǎng)度的4 3 9 ；完好的巷道長(zhǎng)度為6 5 5 6 m ，占巷道的總長(zhǎng)度 的5 6 1 。 在所有的巷道中，采用一次支護(hù)巷道的長(zhǎng)度為：5 7 2 9 m ，占支護(hù)巷道的總長(zhǎng) 度的4 9 ；其中采用一次支護(hù)破壞巷道的長(zhǎng)度為9 8 m ，占采用一次支護(hù)巷道長(zhǎng)度的 1 7 1 ：采用二次支護(hù)巷道破壞的長(zhǎng)度為4 2 6 5 m ，占支護(hù)巷道的總長(zhǎng)度的3 6 5 ， 其中破壞的二次支護(hù)巷道的長(zhǎng)度占所有二次支護(hù)巷道長(zhǎng)度的7 1 6 。在所有破壞的 巷道中有4 條巷道發(fā)生孔位偏移。 2 1 1 1 通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，巷道破壞的主要形式( 圖2 2 ) 為： ( 1 ) 片幫鼓裂：噴層開裂首先出現(xiàn)在巷道兩幫，隨著兩幫變形的加大，網(wǎng)噴層 后面的圍巖被擠壓成碎塊，并沿網(wǎng)噴層裂縫流出，使支護(hù)層后形成空腔；或者錨 噴層與兩幫圍巖閉合。隨著兩幫位移漸進(jìn)發(fā)生，有是導(dǎo)致頂板發(fā)生垮冒。 ( 2 ) 剝層脫落； 東北大學(xué)博士學(xué)位論文 第二章小官莊鐵礦地壓顯現(xiàn)調(diào)查及監(jiān)測(cè) 表2 1 小官莊鐵礦巷道支護(hù)等級(jí)襲 支護(hù)支護(hù)形式 支護(hù)參數(shù)應(yīng)用條件 等級(jí) i 級(jí)中長(zhǎng)錨桿和短錨桿相結(jié)1 中長(zhǎng)錨桿為全長(zhǎng)膠結(jié)砂漿錨桿， 1 支撐壓力帶破碎軟 合的錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù) 長(zhǎng)3 o m 。間排距為1 8 1 8 m 。弱礦巖中的聯(lián)絡(luò)巷 中長(zhǎng)錨桿在噴射混凝土支護(hù)后施2 進(jìn)路和聯(lián)絡(luò)巷交叉 工安裝。短錨桿為鋼筋彎勾砂漿 點(diǎn)前后5 m 處。 錨桿，長(zhǎng)2 0 2 2 2 m ，錨桿間排 距為0 8 0 8 m 。 2