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中国矿业大学(北京) 硕士研究生学位论文选题报告 论文题目：胡底煤业软岩大变形巷道支护机理与 应用研究 学院 (系)：资源与安全工程学院 学生姓名： 王 建 彬 学 号： DGS130101082C 班 级： 2013级 专业名称： 矿业工程 专业代码： 081901 研究方向： 采矿工程 导师姓名： 王 炳 文 填表日期： 2015-1-4 研究生院制 一、选题背景及意义 问题的提出 山西晋煤集团沁水胡底煤业有限公司（以下简称胡底煤业）位于山西省沁水煤田的南部，沁水县城东部，行政区划隶属于山西省晋城市沁水县胡底乡管辖，为重组后单保矿井。开采方式为地下井工开采。矿井设计生产能力0.6Mt/a。 胡底煤业3#煤开拓巷道埋深在450～730m之间，现在正进行大巷石门掘进，由西向东布置有五条主要石门，布置在距3#煤层约20m的顶板岩层中，随着巷道的掘进延伸，盖山厚度逐渐增大，在+150m水平落平时，盖山厚度达到700m以上。巷道主要采用锚网索喷联合支护，由于受地质构造和埋深影响，巷道埋深进入650m以下后，巷道支护成型后最长时间不到半年，最短不到一个月时间，大巷石门均有不同程度的变形。巷道两帮最大移近量达到1000mm，顶底板变形量最大达到2500mm，主要表现为巷道帮部和拱顶喷层大面积开裂，部分开裂严重处，喷层已经脱落，裸露出钢筋网片和围岩体，底板出现不同程度的底鼓现象，底板变形严重处底鼓量达到2000mm（如下图所示）。从现场观测来看，底板变形仍未稳定，严重威胁了现场设备和工人的安全。 (a) 顶板下沉 (b) 拱肩破坏 (c) 巷帮破碎回缩 (d) 底板底鼓 针对井下各大巷的长期观测，发现巷道的变形和破坏具有以下几个特点：①在巷道的一次支护中，巷道的变形主要以拱顶下沉、底鼓和两帮内挤为主；②巷道开挖以后围岩初期变形速度快，变形量大。由于修复时围岩还处在不断的变形中，未有效控制围岩变形或释放所产生的巨大压力，因此，修复后的支护结构仍不能保持巷道的稳定；③部分地段巷道围岩中受到水的影响，岩体泥化现象明显，造成局部巷道的变形破坏现象相对更严重，底鼓显著，严重影响了巷道支护结构的整体稳定；④变形破坏后的巷道围岩，其主要特征是软弱、松散和破碎，软化和泥化及流变现象显著，使得围岩的力学特性显著降低，加上部分锚杆（尤其是拱肩部大多数）断裂，加剧了巷道后期的变形破坏。 胡底煤业后期的巷道布置，盖山厚度大多在700m以上，对于巷道严重失修的情况，急需找到一种适合胡底煤业的支护设计和支护方式从根本上解决巷道掘进过后的大变形特性，针对已经产生大变形的巷道又需要深入研讨选取一种合理的加固方式进行变形巷道的彻底维修，这两方面内容就是我选择研究并加以详细阐述的论文核心，并确定论文题目为《胡底煤业软岩大变形巷道支护机理与应用研究》。 研究目的及意义 随着全球经济的高速发展，出于对能源开发和环境保护的需要，世界各国日益重视地下空间的开发和利用，“21世纪是人类开发利用地下空间的世纪”。 在我国，煤炭工业中井巷工程的建设规模和复杂程度为世界瞩目。由于矿井开发深度越来越大，使得煤炭开采面临两大核心问题，即煤岩体的合理开挖与围岩的有效维护，其中巷道围岩的稳定性维护问题越来越突出。我国煤矿开采深度不断增加，软岩巷道的数量也越来越多，围岩产生大变形破坏的现象也越来越普遍，巷道经常发生冒顶、非对称两帮变形、严重底鼓、岩爆等非线性大变形破坏现象。据统计，我国煤矿巷道的总长度已然达5万公里，是一项非常浩大的地下工程，其中围岩比较松软的煤层巷道约占60%。在高应力、采动影响下，巷道围岩变形量通常高达800一 2000mm。巷道围岩大变形破坏严重影响煤矿锚杆支护的有效使用，因此，找出适用于巷道围岩大变形的控制方法以及维护方法，并使其在煤炭深部开采中得到普及和应用，是解决了影响矿井进入深部后的开采接续、危及安全生产的重大技术难题，势必对实现煤炭生产的安全、优质、高效产生巨大的促进作用。 二、国内外研究现状 为控制软岩巷道的剧烈变形，维护巷道的稳定，国内外学者对软岩的物力、水理、力学性质、巷道变形的力学机制及控制技术开展了大量的研究工作，取得了一大批理论和技术应用成果。 1、关于软岩巷道的变形机理 关于软岩的定义到目前尚没有统一的说法，多数学者和专家认同的定义是：软岩是软弱、破碎、松散、膨胀、流变、强风化蚀变及高应力岩体的总称。 近年来，国内外学者对软岩的研究由岩石的物理力学性能的研究转向工程地质特性的研究，并尝试把软岩的深入研