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巷道在黄泥层中掘进支护方式研究

汇报人：

2024-01-27

目录

contents

引言

巷道在黄泥层中掘进的特点与难点

巷道在黄泥层中掘进的支护方式研究

数值模拟与实验研究

工程应用与案例分析

结论与展望

01

引言

黄泥层地质特性

黄泥层具有松软、易碎、遇水膨胀等特点，给巷道掘进和支护带来极大困难。

巷道掘进支护重要性

在黄泥层中掘进巷道时，合理的支护方式能够保证巷道的稳定性和安全性，减少冒顶、片帮等事故的发生。

研究意义

通过对黄泥层中巷道掘进支护方式的研究，可以为类似地质条件下的巷道掘进提供理论支持和技术指导，提高巷道掘进的效率和安全性。

国外研究现状

国外学者在类似地质条件下的巷道掘进支护方面也取得了显著成果，如采用先进的数值模拟技术对支护方案进行优化设计等。

国内研究现状

国内学者在黄泥层巷道掘进支护方面进行了大量研究，提出了多种支护方式和优化措施，如注浆加固、锚杆支护、喷射混凝土等。

存在问题

尽管国内外学者在黄泥层巷道掘进支护方面取得了一定成果，但仍存在支护效果不稳定、成本较高等问题，需要进一步研究和改进。

研究目的：本研究旨在通过对黄泥层中巷道掘进支护方式的深入研究，提出一种高效、稳定的支护方案，为类似地质条件下的巷道掘进提供技术支持。

研究内容

1.分析黄泥层的物理力学性质和化学性质，为支护方案的设计提供理论依据。

2.调研现有的巷道掘进支护方式，并分析其优缺点及适用条件。

3.提出一种针对黄泥层特性的新型支护方案，并进行数值模拟和实验验证。

4.对新型支护方案进行优化设计，提高其支护效果和经济效益。

02

巷道在黄泥层中掘进的特点与难点

黄泥层通常具有较高的含水量，这使得土壤黏性增加，易于粘附在掘进设备上，影响施工效率。

含水量高

透水性差

压缩性大

黄泥层的透水性较差，水分难以排出，容易导致巷道内积水，增加施工难度。

黄泥层具有较高的压缩性，在掘进过程中容易发生变形和坍塌，对支护结构造成较大压力。

03

02

01

由于黄泥层的物理性质，掘进设备在挖掘过程中容易受到阻碍，导致掘进速度降低。

掘进速度慢

黄泥层的透水性差使得巷道内积水难以排出，需要采取额外的排水措施。

排水困难

为了防止巷道坍塌和保证施工安全，需要在掘进过程中对巷道进行及时、有效的支护。

支护要求高

选择合适的支护材料

确定合理的支护参数

解决排水问题

提高施工效率

需要选择能够适应黄泥层特点的支护材料，既要具有良好的承载能力，又要易于安装和拆卸。

在支护过程中需要考虑如何解决巷道内积水的问题，以防止水分对支护结构和巷道稳定性的影响。

需要根据黄泥层的物理性质和巷道形状等因素，确定合理的支护参数，如支护结构的尺寸、间距等。

在保证支护效果的前提下，需要尽可能提高施工效率，减少支护工作对掘进进度的影响。

03

巷道在黄泥层中掘进的支护方式研究

根据黄泥层的物理力学性质、巷道断面形状和尺寸、掘进工艺等因素，选择合适的支护方式，如锚杆支护、喷射混凝土支护、钢拱架支护等。

针对选定的支护方式，进行详细的结构设计，包括锚杆长度、间距和排距的确定，喷射混凝土的厚度和强度设计，钢拱架的型号和间距选择等。

支护结构的设计

支护方式的选择

通过对黄泥层的取样和室内试验，获取其密度、含水量、内聚力、内摩擦角等物理力学参数，为支护参数的设计提供依据。

地质力学参数的确定

在初步设计的基础上，结合现场监测数据和工程经验，对支护参数进行优化调整，以提高支护效果和经济效益。

支护参数的优化

通过定期测量巷道的顶底板移近量、两帮移近量和底鼓量等指标，评价支护方式对巷道变形的控制效果。

巷道变形量

通过对支护结构的应力、应变和位移等参数的监测，分析支护结构的稳定性和安全性。

支护结构受力状态

采用钻孔窥视仪等设备观测围岩松动圈的范围和形态，评价支护方式对围岩稳定性的改善效果。

围岩松动圈范围

04

数值模拟与实验研究

数值模拟方法

01

采用有限差分法、有限元法或离散元法等数值计算方法，对巷道在黄泥层中的掘进过程进行模拟。

模型建立

02

根据黄泥层的物理力学性质、巷道断面形状和尺寸等，建立相应的数值计算模型。模型中应考虑黄泥层的非均质性、各向异性和流变性等特点。

边界条件与初始条件

03

设定模型的边界条件和初始条件，如地应力场、地下水压力、支护结构等，以模拟实际工程情况。

设计模拟巷道掘进的实验方案，包括实验装置、实验材料、实验步骤等。

搭建能够模拟巷道掘进的实验装置，包括掘进机、支护结构、监测系统等。

选用与实际黄泥层性质相近的实验材料，如重塑黄泥土、人工合成材料等。

按照实验方案进行实验操作，记录实验过程中的各种数据和现象。

实验方案

实验装置

实验材料

实验步骤

对数值模拟得到的结果进行分析，包括巷道变形、应力分布、支护结构受力等方面。