目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 問題的提出 3
1.2 煤礦千米深井采動(dòng)巷道變形特征 4
1.2.1 我國煤礦千米深井?dāng)?shù)量及分布 4
1.2.2 口孜東煤礦采動(dòng)巷道條件 4
1.2.3 采動(dòng)巷道變形特征 7
1.2.4 與現(xiàn)有巷道變形理論的差異 9
1.3 強(qiáng)采動(dòng)巷道流變和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)大變形理論框架 10
1.3.1 強(qiáng)采動(dòng)與大變形的概念及內(nèi)涵 10
1.3.2 強(qiáng)采動(dòng)巷道圍巖流變和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)大變形理論框架 11
參考文獻(xiàn) 12
第2章 巷道圍巖劣化與強(qiáng)度衰減規(guī)律 15
2.1 口孜東煤礦煤巖基本物理力學(xué)性質(zhì) 17
2.2 口孜東煤礦煤巖礦物組分與孔隙結(jié)構(gòu)特征 20
2.2.1 煤巖材料X射線衍射實(shí)驗(yàn) 20
2.2.2 煤巖高分辨三維X射線顯微成像 22
2.2.3 掃描電子顯微鏡細(xì)觀裂隙結(jié)構(gòu)與礦物顆粒 24
2.3 損傷試樣動(dòng)靜載劣化機(jī)制 25
2.3.1 峰前卸荷損傷后巖石試樣動(dòng)靜力學(xué)特性 25
2.3.2 循環(huán)沖擊損傷后巖石試樣動(dòng)靜力學(xué)特性 34
參考文獻(xiàn) 42
第3章 偏應(yīng)力與梯度應(yīng)力誘導(dǎo)裂隙擴(kuò)展規(guī)律 43
3.1 真三軸物理模擬試驗(yàn)系統(tǒng)研制 45
3.2 偏應(yīng)力誘導(dǎo)裂隙擴(kuò)展規(guī)律 45
3.2.1 巷道圍巖的偏應(yīng)力狀態(tài) 45
3.2.2 雙軸加載下偏應(yīng)力對巖石破裂作用機(jī)制試驗(yàn) 47
3.2.3 真三軸加載下偏應(yīng)力對巖石破裂作用機(jī)制試驗(yàn) 50
3.2.4 真三軸加卸載下偏應(yīng)力對巖石破裂作用機(jī)制試驗(yàn) 53
3.3 泥巖在雙軸壓縮下的層裂機(jī)制 58
3.3.1 試驗(yàn)方案 59
3.3.2 泥巖雙軸壓縮的應(yīng)力-應(yīng)變特征 62
3.3.3 泥巖雙軸壓縮的層裂破壞過程 64
3.3.4 張拉層裂機(jī)制 66
3.3.5 層裂的影響因素 67
3.4 梯度應(yīng)力誘導(dǎo)裂隙擴(kuò)展規(guī)律 73
3.4.1 梯度應(yīng)力作用下巖石變形破壞規(guī)律 73
3.4.2 梯度應(yīng)力作用下巖石變形破壞機(jī)制 78
3.4.3 梯度應(yīng)力下巖石變形破壞的影響因素分析 82
3.5 深井巷道圍巖位移場、裂隙場時(shí)空演化規(guī)律現(xiàn)場測試 85
3.5.1 現(xiàn)場測試方案 85
3.5.2 圍巖裂隙分布規(guī)律 87
3.5.3 圍巖內(nèi)部移動(dòng)變形規(guī)律 89
3.6 深井強(qiáng)采動(dòng)巷道錨桿全桿體軸力光纖光柵監(jiān)測 91
3.6.1 全桿體軸力實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng) 91
3.6.2 現(xiàn)場測試方案 92
3.6.3 錨桿軸力變化規(guī)律 93
參考文獻(xiàn) 98
第4章 高地應(yīng)力與強(qiáng)采動(dòng)疊加作用下巖體流變效應(yīng)及大變形機(jī)理 101
4.1 巖石流變的晶格錯(cuò)動(dòng) 103
4.1.1 巖石蠕變試驗(yàn) 103
4.1.2 巖石小尺寸試樣長時(shí)蠕變儀的研制 105
4.1.3 砂巖長時(shí)蠕變晶格錯(cuò)動(dòng) 107
4.2 卸荷流變本構(gòu)模型及其二次開發(fā) 109
4.2.1 巖石卸荷流變特性 109
4.2.2 卸荷流變本構(gòu)模型及流變效應(yīng)模擬 119
4.2.3 千米深井回采巷道流變大變形模擬 125
4.3 巷道圍巖錨固承載結(jié)構(gòu)流變大變形 137
參考文獻(xiàn) 139
第5章 深井采動(dòng)巷道圍巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)及破壞模式 141
5.1 巷道張拉破壞型失穩(wěn) 143
5.2 巷道剪切破壞型失穩(wěn) 144
5.3 巷道結(jié)構(gòu)破壞型失穩(wěn) 153
5.3.1 碎裂圍巖結(jié)構(gòu)破壞型失穩(wěn) 153
5.3.2 動(dòng)載結(jié)構(gòu)破壞型失穩(wěn) 161
5.4 支護(hù)對策 168
參考文獻(xiàn) 169
第6章 工程實(shí)踐 171
6.1 西部深井大斷面煤巷頂板張拉破壞控制實(shí)踐 173
6.1.1 工程地質(zhì)條件及評(píng)估 173
6.1.2 巷道支護(hù)方案設(shè)計(jì) 177
6.1.3 礦壓監(jiān)測與效果分析 179
6.2 偏應(yīng)力誘導(dǎo)巷道非均稱破壞穩(wěn)定控制實(shí)踐 185
6.2.1 工程地質(zhì)條件及評(píng)估 185
6.2.2 巷道支護(hù)方案設(shè)計(jì) 190
6.2.3 礦壓監(jiān)測與效果分析 193
6.3 深井煤巷巖體與錨固結(jié)構(gòu)整體性流變控制實(shí)例 195
6.3.1 工程地質(zhì)條件及評(píng)估 195
6.3.2 巷道支護(hù)方案設(shè)計(jì) 199
6.3.3 礦壓監(jiān)測與效果分析 204