裂隙破碎岩体巷道变形特征及稳定性控制

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1、密级：公开中图分类号：TD353硕士学位论文裂隙破碎岩体巷道变形特征及稳定性控制研究生：张建导师：余伟健学科：矿业工程研究方向：岩石力学与岩层控制2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterDeformationcharacteristicsandstabilitycontrolofroadwayincrackedrockmassCandidate：ZhangJianSupervisorandRank：Prof.YUWeijian裂隙破碎岩体巷道变形特征及稳定性控制学位类型学术型学位作者姓名张建作

2、者学号15010101006学科（专业学位类别)矿业工程研究方向（专业领域)岩石力学与岩层控制导师姓名及职称余伟健（教授）实践导师姓名及职称所在学院资源环境与安全工程学院论文提交日期2018年6月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者

3、完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要煤矿赋存的地质环境一般比较复杂，地下岩体巷道开挖过程中往往破坏变形严重，特别是在构造应力条件下，表现为巷道内显著的水平应力大于垂直应力、大变形、长时间塑性流变等特性，给巷道围岩支护与维护带来了严峻的挑战。本质上讲，构

4、造应力巷道围岩的稳定控制原理与技术的关键科学问题在于围岩体变形破裂演化规律及其合理支护参数的探索。但由于实际地下工程巷道围岩的维护控制，大多借助于经典支护理论或类比法等方法对同类巷道进行局部的、有限的试验性摸索，致使全面细致的围岩体变形破裂过程、工程力学行为以及支护技术优化推广研究受到很大局限性。因此，本文基于贵州木孔煤矿+600m西运输大巷典型构造应力带赋存地质条件，利用现场调研、力学试验、理论分析、数值模拟以及现场工业试验相结合的研究方法，系统研究了裂隙破碎岩体巷道变形特征及围岩支护控制要点，形成以下几方面成果：（1）通过现场调研与物

5、理力学试验，全面化的获得了原支护下+600m西运输大巷围岩巷道围岩变形破坏特征、内部裂隙发育状况、岩性组份以及力学强度等基本概况，为水平构造应力场环境下岩体巷道变形失稳及围岩支护控制的确定奠定了理论基础。（2）借助于数值计算软件，仿真模拟预定不同侧压系数下圆形巷道在开挖过程中围岩变形破裂空间分布模式，以及不同侧压系数下圆形巷道的应力、位移以及围岩塑性区分布情况，说明了水平构造应力岩体巷道围岩变形破裂与侧压力系数的变化关系。（3）基于不同侧压系数下圆形巷道围岩的变形破裂机理的数值计算结果，建立了非对称圆形巷道力学模型，力学分析了不同侧压力系

6、数下构造应力岩体巷道弹塑性解析解，进而通过建立巷道滑动失稳破坏力学模型，提出评价巷道围岩整体稳定性的判据表达式。（4）基于裂隙破碎岩体巷道围岩的控制对策，进一步分析了不同锚杆长度、不同间排距和不同预紧力对承载结构稳定性的影响，提出了针对性的优化方案及支护参数，并通过FLAC3D数值计算对比分析了优化方案与原方案两种情况下巷道围岩变形收敛量、位移变化情况及塑性区分布情况等，并最终得出结论。（5）类比试验巷道地质环境，将优化方案进行现场工业性试验，并实时动态监测巷道围岩收敛变形与支护锚杆受力情况，结合监测数据结果，验证并评价其支护效果及可靠性

7、。关键词：裂隙岩体；运输大巷；变形破裂；数值模拟；支护优化iiiAbstractThegeologicalenvironmentofcoalminesisgenerallycomplex.Thedeformationofroadwayduringundergroundrockexcavationisoftenseverelydeformed.Especiallyundertectonicstressconditions,thehorizontalstressintheroadwayisgreaterthantheverticalstres

8、s,largedeformation,andlong-timeplasticrheology.Suchcharacteristicshavebroughtseverechallengestot