1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 研究现状 1
1.2.1 深部软弱煤岩巷道帮部煤岩松动破碎变形分析 1
1.2.2 深部软弱煤岩巷道帮部表面变形随时间演化不同阶段相关性及与松动破碎关联性分析 4
1.2.3 煤岩稳定性标准与预分类及工程判据研究 4
1.2.4 深部软弱煤岩巷道复合顶板离层规律研究 5
1.2.5 深部软弱煤岩巷道合理支护形式及支护参数选择 7
1.3 研究内容 9
1.3.1 深部软弱煤岩稳定性判别 9
1.3.2 深部软弱煤岩巷道复合顶板离层稳定性判别 9
1.3.3 深部软弱煤岩巷道合理支护形式及参数研究 9
1.4 研究成果工程应用实例 10
2 深部软弱煤岩变形稳定性判据 12
2.1 基于深部软弱煤岩巷道表面变形随时间变化的稳定性判据 12
2.1.1 深部软弱煤岩变形随时间变化规律分析 12
2.1.2 深部软弱煤岩巷道表面变形随时间变化的典型形式 16
2.1.3 体积不可压缩巷道表面变形和围岩塑性圈形成、发展关系分析 17
2.1.4 基于二次蠕变的巷道围岩稳定性判别 22
2.1.5 深部巷道软弱煤岩稳定性判别 24
2.1.6 深部软弱煤岩稳定性早期判别 25
2.1.7 深部软弱煤岩二次支护合理时段确定 26
2.1.8 基于深部软弱煤岩二次蠕变速度衰减系数的工程判别 26
2.2 基于位移梯度的深部软弱煤岩稳定性判别 28
2.2.1 基于位移梯度的深部软弱煤岩巷道松动圈厚度估算 28
2.2.2 基于位移梯度的巷道煤岩碎胀程度估算 35
2.2.3 基于位移梯度的松动圈厚度及碎胀程度的工程实测 41
3 深部软弱煤岩复合顶板层间离层稳定性判别 46
3.1 复合顶板离层 46
3.1.1 顶板离层 46
3.1.2 测量方法 46
3.1.3 复合顶板层间离层分离方法 47
3.2 复合顶板层间离层数值计算模型 55
3.2.1 计算模型 55
3.2.2 复合顶板材料力学参数 56
3.2.3 网格划分 56
3.2.4 层间结构面模拟方法 57
3.3 深部软弱煤岩巷道复合顶板层间离层数值模拟正交试验 61
3.3.1 正交试验简介 61
3.3.2 正交试验方案 61
3.3.3 数值计算结果及分析 63
3.3.4 深部开采复合顶板结构面分离力学机理 69
3.3.5 深部巷道复合顶板层间离层分布现场实测 70
3.4 深部开采复合顶板结构面分离稳定性标准 71
3.4.1 计算结果及分析 71
3.4.2 深部巷道复合顶板结构面分离范围临界值确定 73
3.5 深部软弱煤岩巷道结构面层间离层及离层临界值确定 75
3.6 深部软弱煤岩巷道复合顶板离层稳定性影响因素分析 77
3.6.1 深部软弱煤岩巷道结构面分离范围及临界值影响分析 77
3.6.2 深部软弱煤岩巷道复合顶板层间离层及临界值影响因素分析 80
3.6.3 深部巷道复合顶板离层稳定性合理判据选择及稳定性工程判别 82
3.6.4 深部巷道复合顶板结构面离层稳定性工程判别 82
4 深部软弱煤岩巷道合理支护形式及参数选择 83
4.1 煤岩-支架相互作用分析 83
4.1.1 深部软弱煤岩巷道表面变形理论计算 83
4.1.2 深部软弱煤岩巷道表面变形影响因素 84
4.1.3 支架受载现场实测 91
4.1.4 煤岩-支架相互作用分析 94
4.1.5 现场实测结果分析 96
4.1.6 煤岩-支架相互作用分析 97
4.2 深部软弱煤岩巷道不同支护形式极限承载力和合理支护参数确定 97
4.2.1 梯形棚支护容许承载力和合理支护参数确定 97
4.2.2 U形棚支架容许承载力和合理支护参数确定 100
4.2.3 锚杆支护参数确定 101
4.2.4 锚杆与金属支架组合支护合理支护参数确定 102
4.3 深部软弱煤岩巷道合理支护形式及参数选择 103
4.4 深部软弱煤岩巷道预应力锚杆（索）组合支护合理支护参数选择 104
5 新集三矿-550m水平运输巷合理支护形式及参数确定 112
5.1 工程概况 112
5.2 原巷道支护不稳定性分析 113
5.3 合理支护形式和参数确定 114
5.4 不同支护形式极限承载力 114
5.4.1 梯形棚支架极限承载力 114
5.4.2 U形棚支架极限承载力 115
5.4.3 锚杆支护极限承载力 115
5.5 深部软弱煤岩巷道合理支护形式选择 115
5.5.1 修复巷梯形棚支护巷道煤岩表面变形实测 115
5.5.2 合理支护形式的“动态”选择 119
5.6 不同支护形式合理支护参数确定及现场验证 120
5.6.1 U形棚合理支护参数确定及现场验证 120
5.6.2 修复巷部分地段梯形棚支护合理参数确定及现场验证 121
5.6.3 锚喷支护现场使用 122
5.6.4 水泥背帮设计 124
5.7 “适时”及“适地”帮部锚杆二次支护 125
5.8 新集三矿-550m运输巷合理支护形式选择及参数确定操作流程 126
5.9 支护效果对比 128
6 新集一矿厚煤层全煤巷道合理支护形式及参数选择 129
6.1 工程概况 129
6.2 全煤巷道围岩变形特点 129
6.3 梯形棚支架受荷及稳定性分析 131
6.3.1 梯形棚腿最大容许承载力估算 131
6.3.2 梯形棚梁最大容许承载力估算 132
6.4 全煤巷道梯形棚支护存在问题分析 133
6.4.1 梯形棚梁弯曲、扭转分析 133
6.4.2 梯形棚腿弯曲、扭转分析 133
6.5 围岩变形保持稳定支护反力确定 134
6.6 新集一矿全煤巷道合理支护形式选择 134
6.7 新集一矿全煤巷道合理支护参数确定 135
6.7.1 梯形棚支护参数 135
6.7.2 锚杆支护参数确定 135
6.7.3 锚索支护参数 135
6.8 211302风巷合理支护形式及参数确定 136
6.8.1 工程概况 136
6.8.2 合理支护形式选择 136
6.8.3 合理支护参数确定 136
6.9 新集一矿261302风巷合理支护形式选择及参数确定 142
6.9.1 工程概况 142
6.9.2 原巷道支护效果 143
6.9.3 合理支护形式确定 143
6.9.4 合理支护参数 143
7 口孜东矿11煤顶板离层临界值确定及合理支护选择 146
7.1 工程概况 146
7.2 巷道支护 147
7.3 顶板地质条件 147
7.4 顶板离层监测 147
7.5 现场实测测点布置 148
7.6 复合顶板层间离层数值模拟分析 148
7.6.1 数值计算模型 148
7.6.2 数值计算结果及分析 149
7.7 顶板离层现场观测及结果分析 153
7.7.1 巷道顶板离层现场观测 153
7.7.2 顶板离层仪观测 154
7.7.3 钻孔摄像仪观测 155
7.7.4 十字拉线法观测 156
7.8 现场实测结果 156
7.8.1 KJ327-F型矿压监测分站现场实测结果 156
7.8.2 HBY-300C型顶板离层仪的现场实测结果 158
7.8.3 YTJ20型岩层探测记录仪实测结果 161
7.8.4 十字拉线法巷道帮部及顶底位移观测 166
7.9 数据处理 169
7.9.1 复合顶板离层随时间变化 169
7.9.2 复合顶板层间离层分离 171
7.10 工程实测结果分析 172
7.10.1 多点位移计实测结果分析 172
7.10.2 顶板离层仪实测数据分析 172
7.10.3 十字拉线法实测数据分析 173
7.11 层间离层分离 173
7.12 钻孔摄像法对分析结果验证 177
7.13 口孜东矿11-2煤巷道顶板层间离层临界值确定 178
7.14 口孜东矿11-2煤巷道顶板塑性变形临界值确定 178
7.15 口孜东矿11-2煤巷道顶板离层临界值确定 179
7.16 口孜东矿11-2煤巷道顶板离层稳定性判别 179
7.17 巷道顶板合理支护形式及参数分析 179
7.17.1 巷道顶板离层特征分析 179
7.17.2 深部软弱煤岩巷道复合顶板合理支护形式及参数选择 180
参考文献 182