第1章 绪论 1
1.1深井软岩巷道支护技术与理论研究现状 1
1.1.1巷道稳定性控制理论研究 2
1.1.2深井软岩巷道支护技术研究 3
1.2井下灌注式钢管混凝土支架支护技术研究现状 5
第2章 钢管混凝土支架结构与承载能力 7
2.1井下灌注式钢管混凝土支架结构设计 7
2.1.1井下灌注式钢管混凝土支架整体结构设计 7
2.1.2钢管混凝土支架的断面形状 8
2.1.3钢管混凝土支架各节间连接方式设计 9
2.1.4钢管混凝土支架间连接 12
2.2钢管混凝土支架注浆孔补强技术研究 14
2.2.1注浆孔补强结构设计 14
2.2.2钢管混凝土注浆孔段承载能力实验 15
2.3早强型钢管混凝土支架 20
2.3.1早强型混凝土实验 20
2.3.2早强型钢管混凝土支架承载能力分析 22
2.3.3实验总结 23
2.4巷道交岔点搭接式钢管混凝土支架 23
2.4.1交岔点支架整体结构 24
2.4.2异形支架结构设计 26
2.4.3支撑架结构设计 27
2.4.4支架间对接方式设计 27
2.4.5交岔点支架施工工艺 29
2.5钢管混凝土支架承载能力实验测试研究 29
2.5.1钢管混凝土支架承载力实验方案 30
2.5.2扁椭圆钢管混凝土支架实验 37
2.5.3钢管混凝土支架承载力实验汇总 46
2.6钢管混凝土支架支护施工工艺 46
2.6.1钢管混凝土支架井下安装工艺 47
2.6.2钢管混凝土支架井下灌注工艺 50
第3章 钢管混凝土短柱力学性能实验及其壁厚效应 51
3.1钢管混凝土短柱轴向压缩实验 51
3.1.1实验方案 51
3.1.2直径127mm钢管混凝土短柱轴向压缩实验 52
3.1.3直径168mm钢管混凝土短柱轴向压缩实验 57
3.1.4直径194mm钢管混凝土短柱 60
3.2钢管混凝土短柱壁厚效应的力学机理 63
3.2.1钢管受力分析 64
3.2.2混凝土受力分析 65
第4章 钢管混凝土结构抗弯性能及中性层偏移规律 66
4.1钢管混凝土抗弯强化直梁实验 66
4.1.1实验设计 66
4.1.2试件变形特征 70
4.1.3实验结果与分析 71
4.2钢管混凝土直梁中性层偏移规律分析 75
4.2.1中性层偏移过程分析 76
4.2.2中性层偏移曲线分析 81
4.3钢管混凝土抗弯强化圆弧拱实验 83
4.3.1实验设计 83
4.3.2不同荷载形式下圆弧拱承载力分析 87
4.3.3集中荷载作用下试件变形特征 91
4.3.4集中荷载作用下圆弧拱荷载-位移曲线 92
4.4钢管混凝土结构抗弯性能实验汇总 93
第5章 深井软岩巷道承压环力学模型与理论研究 95
5.1承压环力学模型 95
5.1.1承压环概念的提出 95
5.1.2承压环力学模型的建立 97
5.1.3承压环强化支护作用下巷道稳定的条件 99
5.1.4承压环强化支护作用机理分析 100
5.2深井软岩巷道承压环的分类与支护设计方法 101
5.2.1深井软岩巷道承压环的分类 101
5.2.2深井软岩巷道支护设计方法 101
5.3深井软岩流变及其扰动效应 103
5.3.1岩石流变扰动效应的基本概念 103
5.3.2岩石流变扰动实验仪研制 104
5.3.3岩石单轴流变实验实例 107
5.3.4岩石流变扰动效应 109
5.4深井软岩巷道应力场梯度稳定理论 109
5.4.1应力场梯度 110
5.4.2基于库伦准则的应力场梯度 110
5.4.3软岩巷道围岩应力场梯度理论 111
第6章 邢东煤矿深井巷道钢管混凝土支架支护研究 112
6.1邢东矿井概况 112
6.1.1二水平皮带下山地质条件 112
6.1.2二水平皮带下山支护现状及破坏分析 117
6.2钢管混凝土支架支护方案设计 118
6.2.1钢管混凝土支架结构设计 118
6.2.2钢管混凝土支架承载力计算 121
6.3钢管混凝土支架应用效果 122
6.3.1支架荷载监测分析 122
6.3.2支架变形观测分析 126
6.4二水平皮带下山钢管混凝土支架支护巷道稳定性数值分析 127
6.4.1支护方案初步设计与数值模型建立 128
6.4.2钢管混凝土支架的支护数值模拟分析 131
6.4.3钢管混凝土支架支护优化建议 134
第7章 清水营软岩巷道钢管混凝土支架支护 136
7.1工程地质条件与巷道围岩力学性质 136
7.1.1清水营煤矿地质条件 136
7.1.2巷道围岩岩石力学参数、水理性质与矿物成分 138
7.2钢管混凝土支架支护方案设计 139
7.2.1＋786m水平井底车场临时水仓 140
7.2.2主变电所及通道 148
7.2.3主排水泵房及通道 153
7.2.4 2号主副水仓 159
7.3钢管混凝土支架支护性能监测 164
7.3.1巷道与钢管混凝土支架变形观测 164
7.3.2钢管混凝土支架荷载监测 168
第8章 钢管混凝土支架在其他深井软岩巷道中的应用 170
8.1华丰煤矿软岩巷道 170
8.1.1华丰煤矿—1100m中央泵房钢管混凝土支架支护 170
8.1.2华丰煤矿—1100m水平大巷钢管混凝土支架支护 175
8.1.3华丰煤矿—1100m风井联络巷钢管混凝土支架支护 181
8.2平朔井工三矿东翼大巷 185
8.2.1平朔井工三矿东翼大巷地质概况 185
8.2.2平朔井工三矿东翼大巷巷道钢管混凝土支架支护方案设计 187
8.2.3平朔井工三矿东翼大巷巷道变形现场监测与支护效果 189
8.3北皂煤矿极软岩巷道 191
8.3.1北皂煤矿矿井地质概况与巷道围岩岩石性质 191
8.3.2北皂煤矿海域二采区回风联络巷钢管混凝土支架支护 191
8.3.3北皂煤矿海域H2304运输联络巷钢管混凝土支架支护 197
8.4查干淖尔一号井极软岩巷道 202
8.4.1查干淖尔一号井极软岩巷道地质概况 203
8.4.2巷道原支护参数和破坏情况分析 203
8.4.3查干淖尔一号井极软岩巷道钢管混凝土支架支护方案设计 206
8.4.4基于钢管混凝土支架的复合支护方案 208
8.4.5查干淖尔一号井极软岩巷道支护效果 209
第9章 钢管混凝土支架经济效益与社会效益 213
9.1钢管混凝土支架应用效果 213
9.2钢管混凝土支架经济效益 214
9.3钢管混凝土支架社会效益 215
参考文献 217