深部复合型破坏高应力软岩巷道支护技术
作者：马春德 著
出版时间： 2016年版
丛编项： 博士后文库
内容简介
针对地下资源深部开采过程中深井软岩巷道易发生剪胀、流变、遇水膨胀等多因素复合型破坏，巷道整体失稳，难以长期有效支护的问题，《深部复合型破坏高应力软岩巷道支护技术》以贵州开阳磷矿深部软岩巷道为研究对象，通过实验室和现场测试的方式研究其在多因素耦合作用下的时间效应（大变形流变）、构造效应（倾斜状层理）以及水理弱化效应（含遇水膨胀矿物成分），并结合数值模拟分析等手段，揭示在多种因素耦合作用下该类巷道独特的地压与变形活动规律、围岩体松动圈的时空演化规律以及整体失稳破坏的力学机制机理，为科学合理支护设计提供可靠理论依据。在此基础上，通过研发一种既具有大变形能力又具有强支护能力，同时可精确控制允许变形量的新型协调变形吸能锚杆支护元件，设计出适用于此类巷道支护的新型高效一次耦合支护技术措施与方法。最后通过大规模的现场工业试验和巷道稳定性长期动态监测进行支护方案的效果验证和参数优化，最终形成适用于深井软岩巷道支护的完善体系与经济、高效的技术方法，为高应力与复杂环境下深部软岩矿山的安全、高效开采提供可靠的技术保障。《深部复合型破坏高应力软岩巷道支护技术》理论联系实践，工程实用性较强，可供地下采矿工程、岩土工程等专业方向的研究人员、工程技术人员、高校师生等参考。
目录
《博士后文库》序言
前言
第1章 绪论
1．1 引言
1．2 国内外研究现状
1．2．1 软岩的定义及分类
1．2．2 软岩巷道的主要特征
1．2．3 软岩巷道支护理论与支护技术国內外研究现状
1．3 开阳磷矿深部井巷支护存在的问题
1．4 本书主要研究内容
第2章 深部软岩巷道破坏情况现场调查与分析
2．1 地质条件与巷道破坏现场调查
2．1．1 开阳磷矿基本情况概述
2．1．2 软岩巷道破坏情况现场调查
2．1．3 深部矿区软岩巷道变形破坏特征
2．2 所研区域巷道变形破坏的主客观因素
2．2．1 客观因素
2．2．2 主观因素
2．3 所研区域深部巷道底鼓的原因和机理分析
2．4 本章小结
第3章 深部矿区原岩应力场分布规律的测试研究
3．1 地应力测量对深部矿山安全高效开采的重要意义
3．2 地应力理论及发展概述
3．2．1 地应力理论的发展历史
3．2．2 影响地应力的主要因素和测量基本原則
3．2．3 世界各国地应力测量的研究进展
3．2．4 地应力测量在矿山工程中的主要应用
3．3 地应力测量方法的选择和确定
3．3．1 地应力测量方法的分类与比较
3．3．2 测量方法的初步确定
3．3．3 孔壁应变解除法的基本原理
3．3．4 开阳磷矿地应力测量存在的问题
3．3．5 对地应力测量设备的技术改造
3．3．6 自制LUT三轴应变计探头
3．4 矿区原岩应力的现场测试
3．4．1 地应力测点的选择确定
3．4．2 原岩应力现场测量过程及步骤
3．4．3 岩心筒弹性参数测定与计算
3．5 三维地应力测量结果与分析
3．5．1 专用三维地应力计算程序
3．5．2 测点地应力的计算结果
3．5．3 矿区主应力的赤平投影图
3．5．4 矿区原岩应力场分布规律
3．6 本章小结
第4章 典型高应力软岩工程力学属性的测试研究
4．1 红页岩的矿物成分及微观结构分析
4．1．1 页岩的分类
4．1．2 红页岩的微观结构描述
4．2 红页岩各向异性力学性质测试研究
4．2．1 测试的仪器和设备
4．2．2 现场取样及试样制备
4．2．3 测试內容与测试过程
4．2．4 各向异性红页岩试件的测试结果
4．3 红页岩水理力学特性的测试研究
4．3．1 红页岩吸水性的测试研究
4．3．2 浸水时间(或吸水率)对红页岩强度的影响研究
4．3．3 红页岩遇水膨胀性试验研究
4．3．4 红页岩遇水耐崩解性测试研究
4．4 红页岩蠕变特性的试验研究
4．4．1 试验方法的选择
4．4．2 试验过程
4．4．3 试验结果及分析
4．5 红页岩复合型变形力学机制分析
4．6 本章小结
第5章 高应力软岩巷道围岩应力与变形的力学分析
5．1 马路坪矿深部高应力软岩试验巷道的数值模拟分析
5．1．1 数值模拟方法的选择
5．1．2 离散元法的基本方程
5．1．3 数值模拟计算模型的建立
5．1．4 巷道开挖后围岩应力与变形分析
5．2 新开挖软岩巷道变形规律的现场测试研究
5．2．1 巷道断面收敛位移监测方案
5．2．2 巷道表面位移监测结果
5．3 本章小结
第6章 高应力软岩巷道围岩松动圈分布特性的测试研究
6．1 巷道围岩松动圈的概念
6．2 基于围岩松动圈支护理论的软岩巷道支护分析
6．2．1 巷道支护载荷分析
6．2．2 限制剪胀变形对控制围岩松动圈的作用分析
6．2．3 巷道支护对象分析
6．3 巷道围岩松动圈分布特性的测试研究
6．3．1 围岩松动圈测定对巷道支护设计的作用
6．3．2 围岩松动圈测试的仪器设备
6．3．3 围岩松动圈的现场测试
6．3．4 测试结果及分析
6．4 本章小结
第7章 复合型破坏高应力软岩巷道支护技术研究
7．1 软岩巷道支护的基本原理
7．1．1 软岩巷道深部围岩力学形态变化
7．1．2 软岩巷道支护的总体思路
7．2 红页岩巷道支护对井下水的治理措施
7．3 层状底板挠曲褶皱性底鼓控制措施
7．3．1 层状岩体底鼓的控制方法
7．3．2 层状岩体底鼓的控制方法有效性研究
7．4 高应力软岩巷道围岩控制技术的研究
7．4．1 高应力软岩巷道围岩控制的主要原则和途径
7．4．2 最佳支护时间和最佳支护时段的确定
7．4．3 支护关键部位耦合支护理论
7．5 加固帮、角控制围岩变形破坏技术研究
7．5．1 加固帮、角对控制围岩变形破坏的作用
7．5．2 巷道围岩帮、角加固的方法
7．6 高应力大变形岩体的协调变形吸能锚杆的研制
7．6．1 理想高应力大变形岩体支护锚杆的设计思路
7．6．2 波浪式协调变形吸能锚杆的设计研发
7．6．3 锚杆的弯曲吸能段波形参数的确定方法
7．6．4 新型锚杆的加工制作
7．6．5 波浪式协调变形吸能锚杆的安装过程
7．7 本章小结
第8章 工业试验及效果检验
8．1 现有支护方式评价
8．2 新支护方案的设计
8．2．1 新支护方案设计的依据
8．2．2 新支护方案的设计
8．3 支护参数的选取
8．3．1 支护组件在支护体系中的作用
8．3．2 锚杆支护参数的确定
8．3．3 混凝土喷层参数的选择
8．3．4 护网参数的选择
8．3．5 光面爆破参数的选择
8．4 支护工业试验
8．4．1 工业试验方案布置
8．4．2 效果检验
8．4．3 支护方案及注意事项
8．5 本章小结
第9章 结论与展望
9．1 结论
9．2 展望
参考文献
