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汇报人：

2024-02-07

千米深井软岩巷道高强联合支护技术研究与应用

目录

contents

项目背景与意义

软岩巷道地质特征与变形机理

高强联合支护方案设计与优化

实验室试验与现场应用效果评价

经济效益、社会效益与推广前景

总结与展望

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项目背景与意义

千米深井开采已成为国内外煤炭资源开发的重要趋势。

随着开采深度的增加，地应力、瓦斯压力等逐渐增大，巷道围岩变形破坏严重。

传统的支护方式已难以满足千米深井软岩巷道的支护需求。

软岩巷道具有围岩强度低、变形量大、自稳能力差等特点。

在高地应力和复杂地质环境下，软岩巷道易出现大变形、失稳破坏等问题。

传统的被动支护方式难以有效控制软岩巷道的变形和破坏。

该技术结合了多种支护手段，如锚杆、锚索、注浆加固等，形成了协同工作的支护体系。

高强联合支护技术能够适应复杂多变的地质条件，具有广阔的推广应用前景。

高强联合支护技术是一种新型的主动支护方式，能够有效提高巷道的整体稳定性和承载能力。

研究千米深井软岩巷道高强联合支护技术，旨在解决千米深井开采中的支护难题，提高巷道的稳定性和安全性。

该技术的研究和应用对于推动煤炭资源的安全高效开采具有重要意义。

同时，该技术的研究还可为类似工程提供借鉴和参考，推动相关领域的科技进步。

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软岩巷道地质特征与变形机理

测试岩石的密度、孔隙率、吸水率等物理指标。

岩石物理性质

岩石力学强度

岩石变形特性

通过单轴压缩、三轴压缩等试验，测定岩石的抗压、抗拉、抗剪等力学强度。

研究岩石在受力作用下的变形特性，如弹性模量、泊松比等。

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巷道顶板在垂直方向上产生位移，导致顶板下沉。

巷道两帮向巷道内挤压，导致巷道宽度减小。

巷道底部向上隆起，影响巷道通行和支护效果。

支护结构受力超过其承载能力，导致支护结构破坏。

顶板下沉

两帮收敛

底臌

支护结构破坏

变形机理分析

基于地质条件、岩石力学性质和巷道变形破坏特征，分析巷道变形的内在机理。

数值模拟方法

采用有限元、离散元等数值模拟方法，模拟巷道开挖和支护过程中的应力场、位移场变化。

模拟结果分析

根据模拟结果，分析巷道变形规律、支护结构受力特征等，为优化支护设计提供依据。

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高强联合支护方案设计与优化

根据千米深井软岩巷道的变形特征，确定“主动支护、及时封闭、刚柔并济、联合支护”的原则。

综合考虑巷道围岩性质、变形量、服务年限等因素，选择适合的高强联合支护方案，如锚网喷+U型钢支架+注浆加固等。

方案选择

支护原则

关键参数

包括锚杆（索）间排距、锚杆（索）长度、直径、预紧力等，以及注浆材料、注浆压力等。

优化方法

通过理论计算、数值模拟、现场试验等手段，对关键参数进行优化，提高支护效果。

支护结构形式

根据巷道断面形状、尺寸及围岩条件，设计合理的支护结构形式，如圆形、矩形等。

材料选择

选用高强度、高预应力、高耐腐蚀性的锚杆（索）及附件，以及具有快速凝固、高强度、高耐久性的注浆材料。

包括巷道开挖、临时支护、锚网喷支护、U型钢支架安装、注浆加固等步骤。

施工工艺流程

建立严格的质量控制体系，对原材料、施工过程、支护质量等进行全面监控，确保支护效果和安全。

质量控制

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实验室试验与现场应用效果评价

试验装置

采用高精度加载系统、位移监测系统以及数据采集与处理系统，确保试验的准确性与可靠性。

试验方案

制定详细的试验步骤，包括模型制备、加载方式、支护结构安装与监测等，确保试验的顺利进行。

设计思路

基于千米深井软岩巷道的实际地质条件，构建相似材料模型，模拟巷道开挖与支护过程。

巷道变形监测

采用全站仪、收敛计等设备，对巷道顶底板及两帮的收敛变形进行实时监测。

支护结构受力监测

通过安装压力盒、应变片等传感器，实时监测支护结构的受力状态。

数据分析与处理

对监测数据进行整理、分析，提取关键性能指标，评估支护效果。

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现场应用情况

详细介绍高强联合支护技术在千米深井软岩巷道中的现场应用情况，包括支护方案设计、施工工艺流程、现场实施效果等。

效果评价

根据现场监测数据，对支护效果进行评价，包括巷道变形控制效果、支护结构受力状态、安全性与经济性等方面。

VS

分析现场应用过程中存在的问题，如支护结构适应性差、施工工艺复杂等。

改进措施

针对存在的问题，提出相应的改进措施，如优化支护结构设计、改进施工工艺等，以提高支护效果并降低成本。同时，对改进措施进行实验室验证，确保其可行性与有效性。

存在问题

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经济效益、社会效益与推广前景

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高强联合支护技术能够有效地控制巷道变形和破坏，减少煤矿事故的发生，提高煤矿的安全生产水平。

提高安全生产水平

通过采用高强联合支护技术，可以改善井下工作环境，降低工人的劳动强度，提高工人的工作效率