软岩巷道围岩松动圈变形机理及控制技术研究

通过对软岩巷道工程特征的研究,提出用定量指标——稳定的围岩松动圈厚度值Ｌｐ（Ｌｐ≥１５０ ｃｍ ）来判定“软岩巷道工程”的方法．以此为基础,进而分析了围岩松动圈碎胀、水胀及复合等变形机理,提出对大松动圈碎胀变形Ⅳ,Ⅴ类软岩采用锚喷网支护,Ⅵ类软岩采用联合支护,对水胀变形软岩首先采用综合防治水措施的新思路,并被大量的工程证明是正确的．     

跨采巷道围岩松动圈发育的结构特点

采用ＦＬＡＣ数值模拟软件，研究了上围岩结构型式巷道在不采应力环境听松动圈发育规律，得出不同围岩结构组成式对巷道岩松圈的最终发育形态和发育程度具有重要影响的结论，     

深井巷道围岩松动圈预分类研究

通过对千米深井按五水平、分岩性及是否受采动影响底板岩巷围岩松动圈的实测分析，着重探讨了围岩松动圈与采深及受采动影响下的变化规律等，并对深水平巷道围岩松动圈进行预分类，据此进行工业性试验，取得了良好的效果     

基于松动圈理论的软岩大变形隧道锚杆支护优化研究

在高地应力软岩区修建隧道时,由于软岩自身强度低、膨胀性强,又受高地应力挤压,若施工措施不当易发生软岩大变形,给工程建设带来巨大困难。根据围岩松动圈理论,采用统一强度准则,考虑中间主应力的影响,分析围岩应力状态,得到适用于软岩大变形隧道围岩松动圈半径计算公式。对安岚高速谢家坡隧道围岩进行弹塑性分析发现,软岩大变形隧道围岩松动圈沿横断面分布并不均匀,呈边墙大拱顶小的趋势,且随大变形级别的升高和支护反力的减小而增大。结合现场测试得到Ⅱ级大变形松动圈厚度拱顶处为6.5~7.0 m,边墙处为7.0~7.5 m;Ⅲ级大变形松动圈厚度拱顶处为7.5~8.0 m,边墙处为8.0~8.5 m,并以松动圈厚度为依据优化系统锚杆长度。对优化段监测可见,围岩变形显著减小,稳定性有效提高。     

钻孔摄像测试围岩松动圈的机理与实践

利用全景钻孔数字摄像技术和数字图像处理与分析方法,研制了全景数字钻孔摄像煤矿巷道围岩松动圈测试系统,该系统由硬件和软件2大部分组成,硬件系统包括高压密封摄像定位磁性罗盘以及微型CCD摄像机等,软件系统则包括钻孔图像实时监视与实时处理(如图像无缝拼接、平面图展开、三维钻孔岩芯生成)以及松动圈的分析程序.在松动圈识别关键技术中,提出了用钻孔图像中围岩裂缝的圆形度指标作为判断围岩松动圈标准的新思路.首次将其应用于山东七五煤矿深井围岩松动圈的测试工作,获得了围岩松动圈厚度值在巷道断面不同部位有较大差异的分布规律,并和传统的围岩松动圈超声波测量法比较,误差在3.5%之内,验证了钻孔摄像技术测量松动圈的可靠性,为高应力地下工程围岩松动圈厚度值的测试提供了新的方法.     

探地雷达在松动圈确定与巷道支护参数优化中的应用

巷道围岩松动圈的大小影响着巷道的变形及施工人员的人身安全。对煤矿而言，收集某一采区的松动圈实测值；对相似采区巷道的采掘有很好的指导意义。采用挖地雷达测定王楼煤矿15121轨道顺槽围岩松动圈的大小，应用FLAC3D软件模拟验证，分析了探地雷达用于探测巷道围岩松动圈的科学性，预测了松动圈的发展，很好地应用于指导支护参数的优化。     

深部高应力松散破碎软岩巷道支护技术研究

云南某铅锌矿860坑550中段阶段运输大巷应力高,围岩松软破碎,难于支护,严重影响着矿山的生产.在现场岩体结构调查和室内力学实验的基础上,采用声波测试法对该巷道3类不同围岩进行了3个断面的测试.测试结果表明:550中段1号监测断面层纹灰岩和2号监测断面结晶灰岩的松动圈厚度为1.3 m,属于中松动圈Ⅲ类围岩;3号监测断面一般千枚岩松动圈厚度为2.0 m,属于大松动圈Ⅳ-Ⅴ类软岩.根据巷道三类围岩松动圈测试结果,分别提出了相应的支护措施.通过FLAC3D数值模拟软件对一般千枚岩支护措施和方案进行了优化.最后在550中段开展了一般千枚岩巷道的支护试验,现场监测结果表明巷道支护效果良好.研究成果为类似巷道的支护方法提供借鉴.