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随着人类对矿产需求量不断的增加,开采的规模也不断在扩大。浅部易采的矿产资源日趋枯竭,地下矿山向深部开采是必然趋势。从20世纪80年代起,煤矿的开采深度已经达到1300m。随着深度的增加,遇到的难题也逐渐出现。深部高应力软岩巷道普遍出现,使得井筒设计与施工,巷道马头门以及装载硐室的施工安全性有待解决。特别是千米以下深井巷道、硐室在围岩动态响应下的规律及控制关键技术的研究尤为重要。把大硐室作动态系统,研究每个阶段的大硐室分层开挖围岩的动态影响,掌握其围岩响应规律,研究分层开挖、施工顺序、围岩稳定和围岩释放时间之间的关系,研究大硐室破坏机理和分层开挖围岩动态响应规律,提出每阶段优化支护方案,确保煤矿生产安全,有着十分重要的意义。
论文在综述了当前千米深井的国内外研究的背景下,阐释了对于巷道、大硐室施工支护的特点,研究了动态围岩下对于大硐室分层开挖的技术。论文在结合谢桥矿箕斗井装载硐室施工的情况下,进行了围岩测量和围岩动态规律的研究,运用FLAC3D数值模型数值分析,预测支护效果和分层开挖围岩变化情况,对原有巷道支护形式进行了优化设计,提出了可行的硐室施工方法。
论文研究的成果在谢桥矿千米深井硐室开挖支护中成功运用。使得及时支护和动态围岩同步,有效的控制了围岩应力对施工开挖的不良影响,同时通过现场监测数据结果表明,掌握动态围岩规律,进行分层开挖,并及时选择合理支护方法,对千米深井巷道、硐室的施工提供了很好的范例。