论文部分内容阅读
目前对于高应力软岩巷道支护方式可归结为以下几方面：一是被动刚性支护；二是联合支护；三是刚柔耦合支护；四是卸压支护等。这几种支护方式虽然在高应力软岩巷道中取得了一定的支护效果。但是,由于支护体强度有限、巷道开挖量大、围岩扰动破坏严重和返修率高等原因,使巷道总是处于不稳定状态。为了从根本上解决高应力软岩巷道支护难题,本文研制出了一种新型置孔释压材料,将该材料应用于高应力软岩巷道支护中,并首次提出释压支护理念和置孔释压一次成巷支护技术,该技术具有支护效果好,置孔释压综合承载力高,围岩稳定,巷道开挖量小、一次成巷无需翻修等特点。以下为本文的主要研究成果：(1)通过对目前高应力软岩巷道支护技术研究,分析支护过程中存在的难题和缺点,首次提出针对高应力软岩巷道采用置孔释压材料实现置孔释压的支护理念。(2)利用X射线荧光光谱分析法(XRF)、筒压强度试验、软化系数测定、安定性测试技术、坚固性测试和吸水率测试等手段,通过试验分析粉煤灰、煤矸石和仿钢纤维特性。选出适合释压材料的原材料。(3)通过抗压强度试验、显微CT、扫描电镜、抗腐蚀性、抗疲劳性试验。从微观结构和宏观力学两方面出发,分析比较了不饱和聚酯树脂纤维、水泥纤维、环氧树脂纤维和酚醛树脂纤维释压材料加入仿钢纤维前后的抗压强度、密实度。最终确定选用不饱和聚酯树脂纤维材料为释压材料。释压材料配合比为：不饱和聚酯树脂：煤矸石：粉煤灰=1：4.8：0.35,仿钢纤维掺量为2%。(4)通过对释压材料的孔形、孔数和置孔率研究,确定了孔形为圆形、置孔率为35%、孔数为18孔的不饱和聚酯树脂纤维释压材料作为一种新型置孔释压材料,并确定了置孔释压材料的主要力学参数。(5)基于对高应力软岩巷道弹塑性理论和能量理论研究,分析了置孔释压材料释压机理；围岩应力与释放压力及支护体的关系；围岩变形量和置孔释压材料释压量的关系,得出预设破碎区可以有效降低高应力软岩巷道破碎区半径。提出了置孔释压材料最佳释压量概念和高应力软岩巷道预设破碎区支护理念。(6)基于对高应力软岩巷道置孔释压支护结构模型的建立,通过置孔释压材料相似模拟和数值模拟支护结构研究,首次提出了一种适合于高应力软岩巷道置孔释压支护的新方法和一次成巷支护技术。