软弱围岩巷道的施工技术与支护结构研究

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软弱岩体是矿山巷道施工中经常遇到的不良岩层,在这类围岩中进行巷道施工,围岩冒落或垮落对工程施工产生着严重的威胁,并导致工程的施工速度减缓和施工成本增加,影响到工程的稳定性.巷道的施工稳定与支护结构的稳定问题是困扰矿山生产的主要问题之一.在广泛的现场调查基础上,对望儿山金矿巷道施工中发生的各种巷道失稳破坏现象进行了统计,分析了该矿软弱岩体的工程地质特征、地质分布及其与工程稳定性的关系,找出了影响巷道围岩及其支护结构稳定性的主要因素.论文结合望儿山金矿软弱岩层的特性和巷道失稳破坏的特征,提出了适用于软弱围岩巷道施工的一整套方案——包括施工中的工程地质工作方法、松散破碎岩体的注浆加固与掘进施工以及型钢、网喷支护结构的设计与施工工艺等.施工实践表明,该方案较好地解决了软弱围岩巷道施工中所存在的稳定性问题,保证了巷道的施工稳定与支护结构稳定.在巷道周边注浆固结工艺中,论文首次建立了注浆孔间距S、浆液扩散半径R和围岩体的有效固结厚度d三者之间的关系表达式.采用分形理论,推导了松散破碎岩体孔隙体积Vp和孔隙率φp的计算公式,并将其应用于注浆量的计算.在锚网喷与U型钢联合支护结构的基础上,对其进行了改进,首次设计了型钢网喷支护结构,并将其成功地应用于工程实践.论文对设计的支护结构利用弹性力学的有关理论,进行了内力与位移计算.采用有限元计算软件对支护结构与巷道围岩的变形及应力分布状态进行了模拟计算,取得了有意义的结论.
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