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本文以金川矿区深部高应力碎胀流变巷道为研究对象,针对金川矿山深部巷道围岩来压快、变形大、破坏严重、支护效果差和返修率高的现状,采用现场工程地质调查、实验室试验、理论分析、数值模拟及井下支护试验相结合的方法,开展了金川矿区深部高应力高强度采掘条件下的流变巷道围岩应力分布特征、变形破坏特征及失稳模式、锚杆支护作用机理及支护技术的系统研究。论文主要研究内容包括:深部巷道围岩岩石力学特性,矿区地应力分布规律及深部巷道围岩应力分布特征,深部巷道围岩变形破坏特征,深部巷道围岩锚杆支护作用机理,深部围岩稳定性数值模拟,深部巷道井下支护试验及矿压监测等。 论文取得的主要研究成果:金川矿山采深大,工程地质条件复杂,节理发育,巷道围岩碎胀蠕变特征明显,整体稳定性差,属于典型的高应力碎胀流变围岩条件;深部最大主应力的倾角与水平夹角明显增大,围岩剪切破坏加大,不利于工程稳定;深部巷道围岩变形具有明显的时间效应;围岩变形主要有弹塑性变形、扩容变形及结构面变形三种形式。其中,结构面形式、分布与力学参数,以及结构面分布与巷道的方向关系是影响金川矿区深部巷道围岩变形与破坏最关键的地质因素。锚杆支护的本质作用是控制巷道围岩离层、结构面滑动、裂隙张开等扩容变形,保持围岩的完整性,减少围岩强度降低;锚杆支护系统的刚度十分重要,特别是锚杆预应力起着决定性作用。针对金川矿山深部巷道围岩特点,提出深部巷道围岩高预应力强力支护理论,开发出高预应力强力锚杆支护系统;采用高预应力强力锚杆支护系统,可实现一次支护有效控制围岩变形与破坏,避免巷道二次、多次支护和返修。 金川矿山深部巷道井下支护试验表明,高预应力强力锚杆支护系统有效控制了金川矿山深部强烈动压影响巷道围岩变形,两帮收敛量是原支护的1/3,显著提高了巷道支护效果。不仅解决了巷道支护难题,而且对高预应力强力锚杆支护理论进行了验证。