锚索封孔注浆支护理论分析与试验研究

传统的锚注支护及部分中空注浆锚索技术,存在施工工艺复杂、材料成本高、封孔效果差等缺点,难以对围岩巷道进行有效支护。针对上述问题提出锚索孔环形空间封孔注浆支护技术这一概念,通过封孔段受力理论分析和单根锚索数值模拟分析,推导出封孔段理论计算公式,得出封孔注浆技术理论的合理性,同时得出封孔段注浆效果的优劣受到封孔装置、封孔长度、封孔材料性质以及注浆材料配比等因素影响;利用相似模拟对比试验,进一步确定了封孔段易破坏区域位置,验证了理论分析中注浆压力在5 MPa左右的合理性,得出封孔材料水灰比为1∶1,封孔长度为500 mm时,封孔、注浆效果最佳。通过理论分析、数值模拟与试验研究,为锚索封孔注浆支护技术的应用提供理论依据。     

反井钻机施工大直径风井工程结构稳定性评价方法研究

针对大直径反井工程在扩孔期间的围岩稳定性问题,提出了一种考虑反井钻井法工艺特点的竖井结构稳定性评价方法,确定了围岩自稳能力是其关键因素,基于强度折减法,提出了以围岩稳定系数为核心的井帮围岩自稳能力定量评估方法,通过数值模拟手段确定了围岩极限自稳状态的强度折减系数k₀,并以此作为围岩的稳定系数。为解决工程实际问题,提出了预防空帮失稳的工程处理措施,在扩孔阶段实施随钻临时支护作业,实现围岩的快速封闭。最后以李家壕煤矿回风暗立井工程作为研究对象,提出了局部失稳风险评估意见,并依托工程实践对评估准确性进行了验证,其结果表明评估结论与实际结果一致,验证了该井帮围岩稳定性定量评价方法及工程处理措施的有效性。     

外扩式柔性支架及其主动支护试验研究

金属支架是地下空间围岩控制工程一种重要的支护材料,存在施工效率低、支架成本高、被动支护等缺点。对此,首先提出了弯管含压外扩理论,并推导了其数学表达式,指出弯管含压外扩力与弯管的曲率、有效灌注压力、弯管直径的平方呈正比;其次,结合现场灌注工艺和柔性软管的延伸特性,提出并定义了外扩式柔性支架的概念,设计其施工工艺,具有施工效率高、支护强度高、支护成本低、主动支护大等优势;最后,设计加工了柔性支架相似模拟试验台,测试柔性支架外扩成型最小灌注压力和主动支护垂向分力的数值,并推导了数学表达式,其试验数值基本与计算结果一致,验证了弯管含压外扩理论的合理性和外扩式柔性支架的可行性。