潘二矿松软破碎巷道群大变形失稳机理及支护技术优化研究

随着煤炭资源转入深部开采阶段,深井巷道尤其是巷道群的围岩稳定控制已成为重大的技术难题。基于淮南潘二矿东二采区井底车场巷道群现场工程,采用现场工程地质调查、室内试验、数值仿真和理论分析等手段,系统分析了巷道群围岩及支护结构的变形开裂特征及失稳机理,提出了预应力组合锚杆(索)-U型钢支架-分步注浆控制巷道帮顶、帮角/底角锚杆-底板预应力锚索控制底板的深部松散破碎巷道群稳定性综合控制对策和设计方案,并将研究成果应用于工程实践,通过现场监测验证了分析方法及控制对策的合理性和有效性。

复合浆材堆石体技术与现场探索性试验研究

为验证复合浆材堆石体技术思路的可行性,开展了现场试验研究。通过现场浆液制备、分层堆石、注浆及机械碾压,形成复合浆材堆石结构,并进行地质雷达、钻孔取芯检测以及汛后检查,直观评价注浆效果和整体性能。研究结果表明:堆石平均空隙率为26%~30%,注入的浆液流动度为200~240 mm;对于0.5 m和0.75 m层厚的堆石,分别振动碾压6遍和8遍基本满足压实度要求;各注浆碾压层的雷达反射波相对均匀,注净浆的测试结果优于注砂浆;芯样获得率不高,抗压强度8.5~15.1 MPa;实际过流与汛期后检查结果是试验区结构完整、稳定无破坏;为提高施工效率及注浆效果,建议石料去除5 mm以下颗粒并提前湿润,根据现场环境适时调整浆液配方,可采用串筒、溜槽等设备或喷洒方式多点均匀注浆。复合浆材堆石体的技术思路,有助于提高堆石基座的压缩变形模量、减少超高堆石坝的整体沉降,具有广阔的工程应用前景,以期为300 m级超高堆石坝的建设提供技术支撑。

考虑扩容碎胀特性的岩石本构模型研究与验证

高应力卸荷条件下岩石扩容碎胀非连续变形行为研究对揭示深部巷道围岩稳定性演化及控制机制,分析预测围岩稳定性具有至关重要的意义。为此,依托室内岩石三轴卸荷试验,首先研究全应力–应变曲线各特征应力值随围压变化的演化特征,提出岩石进入峰前损伤扩容与峰后破裂碎胀阶段的临界条件准则,并考虑扩容碎胀破裂演化过程中岩样力学性质劣化规律,建立描述卸荷条件下岩石损伤扩容和破裂碎胀演化机制的本构模型,采用VC++编程语言将该模型嵌入到UDEC软件中,实现其非线性数值计算功能。同时,通过室内岩石试验曲线的模拟拟合,表明该模型在描述岩石扩容碎胀特性方面的合理性。最后,将该模型应用于一典型深部巷道围岩破损区分布的模拟研究中,通过与经典模型的对比分析,验证该模型在工程应用方面的可行性,并有针对性地提出深部巷道稳定性分析与维护的合理化建议。