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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 国内外研究现状2

1.2.1 软岩的定义及分类3

1.2.2 软岩巷道的主要特征5

1.2.3 软岩巷道支护理论与支护技术国内外研究现状6

1.3 开阳磷矿深部井巷支护存在的问题10

1.4 本书主要研究内容11

第2章 深部软岩巷道破坏情况现场调查与分析14

2.1 地质条件与巷道破坏现场调查14

2.1.1 开阳磷矿基本情况概述14

2.1.2 软岩巷道破坏情况现场调查14

2.1.3 深部矿区软岩巷道变形破坏特征18

2.2 所研区域巷道变形破坏的主客观因素19

2.2.1 客观因素19

2.2.2 主观因素20

2.3 所研区域深部巷道底鼓的原因和机理分析21

2.4 本章小结22

第3章 深部矿区原岩应力场分布规律的测试研究24

3.1 地应力测量对深部矿山安全高效开采的重要意义25

3.2 地应力理论及发展概述26

3.2.1 地应力理论的发展历史26

3.2.2 影响地应力的主要因素和测量基本原则28

3.2.3 世界各国地应力测量的研究进展30

3.2.4 地应力测量在矿山工程中的主要应用35

3.3 地应力测量方法的选择和确定36

3.3.1 地应力测量方法的分类与比较36

3.3.2 测量方法的初步确定40

3.3.3 孔壁应变解除法的基本原理41

3.3.4 开阳磷矿地应力测量存在的问题43

3.3.5 对地应力测量设备的技术改造44

3.3.6 自制LUT三轴应变计探头48

3.4 矿区原岩应力的现场测试51

3.4.1 地应力测点的选择确定51

3.4.2 原岩应力现场测量过程及步骤53

3.4.3 岩心筒弹性参数测定与计算57

3.5 三维地应力测量结果与分析58

3.5.1 专用三维地应力计算程序58

3.5.2 测点地应力的计算结果58

3.5.3 矿区主应力的赤平投影图59

3.5.4 矿区原岩应力场分布规律60

3.6 本章小结62

第4章 典型高应力软岩工程力学属性的测试研究64

4.1 红页岩的矿物成分及微观结构分析64

4.1.1 页岩的分类64

4.1.2 红页岩的微观结构描述66

4.2 红页岩各向异性力学性质测试研究68

4.2.1 测试的仪器和设备68

4.2.2 现场取样及试样制备69

4.2.3 测试内容与测试过程69

4.2.4 各向异性红页岩试件的测试结果72

4.3 红页岩水理力学特性的测试研究73

4.3.1 红页岩吸水性的测试研究74

4.3.2 浸水时间（或吸水率）对红页岩强度的影响研究76

4.3.3 红页岩遇水膨胀性试验研究79

4.3.4 红页岩遇水耐崩解性测试研究82

4.4 红页岩蠕变特性的试验研究84

4.4.1 试验方法的选择84

4.4.2 试验过程84

4.4.3 试验结果及分析86

4.5 红页岩复合型变形力学机制分析87

4.6 本章小结88

第5章 高应力软岩巷道围岩应力与变形的力学分析90

5.1 马路坪矿深部高应力软岩试验巷道的数值模拟分析90

5.1.1 数值模拟方法的选择91

5.1.2 离散元法的基本方程92

5.1.3 数值模拟计算模型的建立93

5.1.4 巷道开挖后围岩应力与变形分析95

5.2 新开挖软岩巷道变形规律的现场测试研究100

5.2.1 巷道断面收敛位移监测方案101

5.2.2 巷道表面位移监测结果106

5.3 本章小结108

第6章 高应力软岩巷道围岩松动圈分布特性的测试研究110

6.1 巷道围岩松动圈的概念110

6.2 基于围岩松动圈支护理论的软岩巷道支护分析110

6.2.1 巷道支护载荷分析111

6.2.2 限制剪胀变形对控制围岩松动圈的作用分析111

6.2.3 巷道支护对象分析112

6.3 巷道围岩松动圈分布特性的测试研究114

6.3.1 围岩松动圈测定对巷道支护设计的作用114

6.3.2 围岩松动圈测试的仪器设备114

6.3.3 围岩松动圈的现场测试116

6.3.4 测试结果及分析118

6.4 本章小结122

第7章 复合型破坏高应力软岩巷道支护技术研究124

7.1 软岩巷道支护的基本原理124

7.1.1 软岩巷道深部围岩力学形态变化124

7.1.2 软岩巷道支护的总体思路125

7.2 红页岩巷道支护对井下水的治理措施126

7.3 层状底板挠曲褶皱性底鼓控制措施128

7.3.1 层状岩体底鼓的控制方法128

7.3.2 层状岩体底鼓的控制方法有效性研究129

7.4 高应力软岩巷道围岩控制技术的研究137

7.4.1 高应力软岩巷道围岩控制的主要原则和途径138

7.4.2 最佳支护时间和最佳支护时段的确定140

7.4.3 支护关键部位耦合支护理论143

7.5 加固帮、角控制围岩变形破坏技术研究145

7.5.1 加固帮、角对控制围岩变形破坏的作用145

7.5.2 巷道围岩帮、角加固的方法145

7.6 高应力大变形岩体的协调变形吸能锚杆的研制146

7.6.1 理想高应力大变形岩体支护锚杆的设计思路146

7.6.2 波浪式协调变形吸能锚杆的设计研发147

7.6.3 锚杆的弯曲吸能段波形参数的确定方法149

7.6.4 新型锚杆的加工制作151

7.6.5 波浪式协调变形吸能锚杆的安装过程151

7.7 本章小结153

第8章 工业试验及效果检验154

8.1 现有支护方式评价154

8.2 新支护方案的设计157

8.2.1 新支护方案设计的依据157

8.2.2 新支护方案的设计159

8.3 支护参数的选取160

8.3.1 支护组件在支护体系中的作用160

8.3.2 锚杆支护参数的确定161

8.3.3 混凝土喷层参数的选择163

8.3.4 护网参数的选择164

8.3.5 光面爆破参数的选择164

8.4 支护工业试验165

8.4.1 工业试验方案布置165

8.4.2 效果检验165

8.4.3 支护方案及注意事项168

8.5 本章小结170

第9章 结论与展望171

9.1 结论171

9.2 展望173

参考文献174