巷道围岩

为研究巷道顶板离层变化规律，基于离层的时间序列理论和弹性梁的弯曲理论，利用Maple符号运算和SAS统计分析功能，建立了考虑锚杆锚固因素和水平地应力因素的顶板力学模型。提出了确定离层临界值的方法，包括弹性临界值ωmax和失稳临界值δmax。通过分析离层预测值Xt与ωmax、δmax之间的关系，可确定巷道的合理支护时间以及判断顶板失稳。探讨了围岩失稳机制及其离层临界值的力学意义。以东滩矿1305运输巷道作为算例，得出：该巷道的ωmax和δmax值分别为16mm、35mm。在离层值达到16mm之前进行合理的加强支护可维持围岩稳定；当离层值达到35mm时，巷道即将失稳，需要采取防冲和冒顶预防措施。

采用锚杆+锚索复合支护形式，对大松动圈地质条件下巷道的掘进和使用中巷道变形问题进行优化。通过监测设备对回风巷围岩变形数据分析，发现巷道围岩变形量较小，且主要影响范围在距工作面40 m以内，满足巷道使用要求。

针对王楼煤矿二采区胶带下山软岩巷道多次修复仍难以维护的问题，通过收集巷道断裂锚杆，基于统计学原理对锚杆断裂位置及断口特征进行统计分析，结合巷道钻孔窥视结果，通过极限平衡方程计算得出巷道围岩塑性区范围，据此进一步分析了巷道围岩运动规律。研究结果显示，顶煤与顶板分界面附近的煤体破裂严重，失效锚杆主要以剪切裂纹发生在拱部，约占74.4%。因此，提升顶板处锚杆的抗剪能力是关键。巷道表面向内57~1329 mm为主要相对运动区域，693 mm处围岩相对运动最为剧烈，为支护参数研究提供了依据，并制定现场支护方案。现场应用表明，巷道变形量均控制在50 mm以内，该方法能有效保证巷道围岩长期稳定。

随着监测技术的数字化和信息化程度不断提高，获得的大尺度采空区围岩损伤演化过程数据变得更加丰富。图形、矢量等多种数据格式的信息量呈现数量级增加。利用小波变换、固体断裂非平衡统计和神经网络理论对非线性采空区围岩断裂失稳信号进行数据挖掘和综合分析，有助于全面理解和预测采空区围岩体损伤演化过程。

采用数值模拟试验方法，分析了几何结构参数对深井软岩巷道交岔点围岩变形规律的影响。试验结果显示，最大水平应力作用角α和分岔角β对三角区稳定性有显著影响，主巷道跨度B尤其对交岔点处顶板稳定性影响显著。通过对试验结果的统计分析，得到了各试验参数与反映交岔点稳定性指标之间的关系。这些研究成果为深井软岩巷道交岔点的设计、施工和稳定性预测提供了重要参考。

高压劈裂注浆改性技术通过新型注浆方法有效提升围岩自承能力，是巷道围岩综合控制技术的关键组成部分。针对口孜东矿121302运输巷锚杆支护效果不佳和常规注浆难以渗透围岩等难题，进行了千米深井巷道高压劈裂注浆改性技术的研究和实践。研发了高压劈裂注浆工艺和装备，试制的矿用气动注浆泵最大工作压力超过30 MPa，并采用了微纳米无机有机复合改性材料。在121302运输巷掘进工作面进行了高压注浆改性试验，通过对注浆压力、流量和浆液扩散半径等参数的统计分析，评估了注浆改性后的效果。实验结果显示，注浆压力和流量是劈裂注浆的主要控制因素，超前和滞后掘进工作面的注浆策略也取得了显著效果。高压劈裂注浆改性技术有效解决了高应力低渗透软岩的注浆难题，提高了锚杆索锚固质量，优化了新掘巷道的形成，对巷道围岩的改性效果显著。现场SEM扫描电镜细观形貌分析显示，新型微纳米有机无机复合改性材料成功渗入最小约2 μm宽度的裂隙，验证了高压劈裂注浆工艺的优越性。