曲江矿副西进风石门软岩巷道底臌研究与应用.pdf

中图分类号 学科分类号 T D 3 5 3 丝Q 3 Q 2 Q 论文编号 安徽理工大学 硕士学位论文 曲江矿副西进风石门软岩巷道底臌研究与应用 作者姓名奎国鹏 专业名称 建箕皇本王翟 研究方向蚩王翟 导师姓名筮题煎援 导师单位塞徽理王太堂 答辩委员会主席王塞塞教授 论文答辩日期2 0 1 5 年5 月3 1 日 安徽理工大学研究生处 2 0 1 5 年5 月2 5 日 万方数据 AD i s s e r t a t i o nI nA r c h i t e c t u r eA n dC i v i lE n g i n e e r i n g R e s e a r c ha n d A p p l i c a t i o no fD e p u t yW e s t w a r dW i n d i n Q u J i a n gM i n eS o f tR o c kR o a d w a y F l o o rH e a v eC o n t r o l C a n d i d a t e L iG u o p e n g S u p e r v i s o r P r o f ．X uY i n g S c h o o lo fC i v i lE n g i n e e r i n ga n dA r c h i t e c t u r e A n h u i U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y N o ．16 8 ，S h u n g e n gR o a d ，H u a i n a n ，2 3 2 0 01 ，E R ．C H I N A 万方数据 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得塞徽堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名日期年月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞徵堡三太堂有保留、使用学位论文的 规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于堡 邀堡王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复 印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位 论文在解密后适用本授权书 学位论文 导师签名 签字日期 签字日期 年月 年月 日 万方数据 摘要 摘要 深部软岩巷道一个体现巷道的深度另一个就是巷道围岩为软岩，其与浅部巷 道中围岩的性质围岩的力学特性有很大的不同。虽然现阶段对浅部巷道支护有比 较完善的比较成熟的支护方式、支护理念，而且浅部巷道底板发生底臌现象不是 很严重。但今年来，煤矿生产已经进入．1 0 0 0 米以下的深部开采时代，浅部巷道 的巷道支护方式已经不足以满足深部巷道的的支护。尤其深部软岩巷道中围岩岩 石的性质与浅部巷道的围岩性质有很大的不同。所以现阶段对研究深部软岩巷道 的支护、深部巷道底臌的治理进入到一个积极而又必要的时期，深部巷道围岩软 弱，底臌变形大。对于怎样有效控制减小深部软岩巷道底臌的变形量的深入研究、 深入探讨是十分有必要的也是具有很适用的现实意义。 本论文作者在江西省曲江矿副西进风巷道做了为期一年的实验，所以工程背 景就是此实验巷道背景。副西进风巷道埋深．8 5 0 米，属于深部软岩巷道，在巷道 原来支护条件下，巷道收缩变形严重，以至于影响煤矿正常进风，影响生产效率。 而且巷道底板在无支护的情况下底板变形严重，一年进行卧底多次。本文利用 F L A C 3 D 数值模拟，巷道围岩表面位移监测，地质雷达对于巷道松动圈的监测等， 理论结合试验分析，得出了副西进风巷道巷道底臌治理的最有效方法。 深部巷道软岩底臌的治理是一项十分艰巨的任务。用地质雷达监测巷道围岩 的破碎范围，可以得知围岩松动圈的情况，再利用一些理论知识进行综合分析， 以确定支护方案。在利用巷道围岩表面位移监测来监测新的支护方案的效果。之 后利用F L A C 3 D 数值模拟来模拟新的支护方案对于底臌治理与原支护方案底臌 治理的不同效果进行比较分析。 在确定了支护方案之后再曲江矿进行3 0 米试验巷道的新支护方案的实施。 将新方案实施于实践中。实践证明，此新支护方案得到了很好地应用效果。 图【5 1 ] 表[ 1 5 】参[ 3 4 ] 关键词底臌变形支护方案数值模拟位移监测 学科分类号垒垒Q 3 Q 2 Q 万方数据 摘要 A b s t r a c t D e e ps o f tr o c kr o a d w a yi no n ee m b o d i m e n to ft h er o a d w a yd e p t ha n da n o t h e ri s f o rs o f tr o c kr o a d w a ys u r r o u n d i n gr o c k ，t h es u r r o u n d i n gr o c ko fs h a l l o wt u n n e la n d s u r r o u n d i n gr o c kp r o p e r t i e si nt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa r eq u i t ed i f f e r e n t ．A l t h o u g h a tt h i ss t a g eo ft h es h a l l o wt u n n e ls u p p o r th a sm o r ep e r f e c tm a t u r es u p p o r t i n gw a y ， s u p p o r t i n gt h ei d e a ，a n dt h es h a l l o wf l o o ro ft h er o a d w a yf l o o rh e a v ep h e n o m e n o n o c c u r si sn o tv e r ys e r i o u s ．B u tt h i sy e a r ，c o a lp r o d u c t i o nh a se n t e r e d - 10 0 0m e t e r s b e l o wt h ed e e pm i n i n ge r a ，R o a d w a ys u p p o r ti sn o ts u f f i c i e n tt os a t i s f yt h ed e e p r o a d w a ys u p p o r t i n g ．T h ep r o p e r t i e so fs u r r o u n d i n gr o c ki np a r t i c u l a rp r o p e r t i e so f s u r r o u n d i n gr o c ki nd e e ps o f tr o c kr o a d w a yi ns h a l l o wt u n n e lw i t hv e r yd i f f e r e n t ．S o a tt h ep r e s e n to ft h er e s e a r c hs t a g e ，T h ed e e ps o f tr o c kr o a d w a ys u p p o r t i n gi nd e e p r o a d w a y ，f l o o rh e a v ec o n t r o li n t oap o s i t i v ea n dn e c e s s a r yp e r i o d ，d e e pr o a d w a yf l o o r h e a v ed e f o r m a t i o no fs o f ts u r r o u n d i n gr o c k ，b i g ．H o wt o e f f e c t i v e l yc o n t r o lf o rt h e d e c r e a s eo f d e e ps o f tr o c kr o a d w a yf l o o rh e a v ed e f o r m a t i o na m o u n to fi n - d e p t hs t u d y ， i n d e p t hs t u d yi sv e r yn e c e s s a r ya n dh a sp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e ． T h ea u t h o ro ft h i st h e s i sh a sd o n eao n e - y e a re x p e r i m e n ti nJ i a n g x ip r o v i n c e Q u j i a n gm i n ev i c ew e s t w a r d w i n dt u n n e l ，S Ot h ee n g i n e e r i n gb a c k g r o u n di st h e e x p e r i m e n t a lr o a d w a yb a c k g r o u n d ．V i c ew e s t w a r dw i n dt u n n e lb u r i e dd e p t ho f - 8 5 0 m e t e r s ，b e l o n g st ot h ed e e ps o f tr o c kr o a d w a y ，t h er o a d w a ys u p p o r ti nt h eo r i g i n a l c o n d i t i o n s ，r o a d w a ys h r i n k a g ed e f o r m a t i o ni ss e r i o u s ，S Ot h a tt h ei m p a c to fc o a lm i n e n o r m a li n l e t ，i n f l u e n c et h ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c y ．B u tw i t h o u ts u p p o r t i n gr o a d w a y f l o o ri nt h ec a s eo fs e r i o u sf l o o rd e f o r m a t i o n ，ay e a ru n d e r c o v e rr e p e a t e d l y ．I nt h i s p a p e r ，b yu s i n gt h eF L A C 3 Dn u m e r i c a ls i m u l a t i o n ，t h ed i s p l a c e m e n to fs u r r o u n d i n g r o c ko fr o a d w a ys u r f a c em o n i t o r i n g ，g e o l o g i c a lr a d a rf o rt h eb r o k e nr o c kz o n eo f r o a d w a y si nm o n i t o r i n g ，c o m b i n i n gt h e o r ya n de x p e r i m e n ta n a l y s i s ，f o u n dt h em o s t e f f e c t i v em e t h o df o rs u bw e s t w a r dw i n dt u n n e lf l o o rh e a v eo f r o a d w a yg o v e m a n c e ． D e e ps o f tr o c kr o a d w a yf l o o rh e a v ec o n t r o li sav e r yd i f f i c u l tt a s k ．W i t hab r o k e n s u r r o u n d i n gr o c kt u n n e lg e o l o g i c a lr a d a rr a n g em o n i t o r i n g ，c a nb el e a r n e dt h a tW e i Y a nS o n gr i n g ，t h e nu s es o m et h e o r e t i c a lk n o w l e d g eo fc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i s ，t o d e t e r m i n et h es u p p o r ts c h e m e ．I nt h eu s eo ft h ed i s p l a c e m e n to fs u r r o u n d i n gr o c ko f 万方数据 摘要 r o a d w a ys u r f a c em o n i t o r i n g t om o n i t o rt h en e ws u p p o r ts c h e m ee f f e c t ．A f t e r s i m u l a t i o no fn e ws u p p o r ts c h e m ef o rt h ed i f f e r e n te f f e c to ff l o o rh e a v ec o n t r o lw i t h t h eo r i g i n a ls u p p o r t i n gs c h e m eo ff l o o rh e a v et r e a t m e n tw e r ec o m p a r e da n d a n a l y z e d b yn u m e r i c a ls i m u l a t i o nF L A C 3 D ． I nd e t e r m i n i n gt h en e w s u p p o r ts c h e m ei m p l e m e n t a t i o ns u p p o r ts c h e m ea f t e rt h e Q u ji a n gm i n e3 0m e t e r st e s tr o a d w a y ．T h en e ws c h e m ei si m p l e m e n t e di np r a c t i c e ． T h e p r a c t i c ep r o v e dt h a t ，t h i sn e ws u p p o r ts c h e m eg e t sag o o da p p l i c a t i o ne f f e c t ． F i g u r e [ 51 ] t a b l e [ 15 ] r e f e r e n c e s [ 3 4 ] K e y w o r d F l o o rh e a v ed e f o r m a t i o n s u p p o r t i n gs c h e m e n u m e r i c a ls i m u l a t i o n d i s p l a c e m e n tm o n i t o r i n g S u b j e c tc l a s s i f i c a t i o nn u m b er 4 4 0 3 0 2 0 1 1 1 万方数据 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I A b s t r a c t ⋯⋯⋯．．．．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．．．．．．．．．．I I 目勇专⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯V C o n t e n t s ．⋯。．．⋯．．。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯，，⋯。⋯．⋯⋯⋯。。．。⋯⋯⋯。。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯．．．．．．．⋯⋯⋯。V I I 第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l 1 ．1 问题的提出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．2 ．1 国内研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ．2 ．2 国外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 ．3 底臌治理发展概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．4 曲江矿副西进风石门软岩巷道存在问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 ．5 研究内容和研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 ．5 ．1 研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 1 ．5 ．2 主要研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 第二章巷道围岩松动圈发育范围及裂隙发育特征分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 2 ．1 巷道围岩松动圈发育范围测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 0 2 ．1 ．1 地质雷达工作基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 2 ．1 ．2 影响雷达波传播的因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 l 2 ．1 ．3 雷达的探测深度与工作频率的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12 2 ．2 地质雷达观测方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．14 2 ．2 ．1 地质雷达探测围岩松动圈的数据处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 ．2 ．2 测试设备及特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l7 2 ．2 ．3 测试结果及结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l8 第三章深部软岩巷道底臌机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 3 3 ．1 软岩的力学性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 3 3 ．1 ．1 扩容性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 3 3 ．1 。2 流变性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 3 3 ．2 巷道底臌变形机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 4 3 ．2 ．1 弹塑性变形引起的底臌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 3 ．2 ．2 巷道底板岩层的压曲⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 3 ．2 ．3 岩石峰前扩容及岩石峰后剪胀变形引起的底臌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 3 ．3 软岩巷道底臌的主要影响因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 0 3 ．3 ．1 围岩性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 3 ．3 ．2 水理作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 0 3 ．3 ．3 支护强度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31 3 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3l 第四章副西进风石门支护方案设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 2 4 ．1 原支护设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 2 4 ．2 新支护方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 3 第五章F L A C 3 D 数值模拟计算分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 6 5 ．1F L A C 3 D 软件简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 6 5 ．2 本构模型与岩石力学参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 6 V 万方数据 目录 5 ．3 巷道模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 7 5 ．4 模拟结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 7 5 ．4 ．1 巷道围岩应力分布规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 5 ．4 ．2 数值模拟位移分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 9 5 ．5 ．本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 4 第六章工业性实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～4 5 6 ．1 实验巷道工程概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 5 6 ．1 ．1 项目概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 5 6 ．1 ．2 巷道岩石岩性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 6 ．1 ．3 地质构造与水文地质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 6 ．1 ．4 巷道底臌现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 6 ．2 巷道围岩矿物X 射线衍射分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 7 6 ．3 副西进风石门现场围岩表面位移监测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 3 6 - 3 ．1 监测目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 6 ．3 ．2 监测内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 6 ．4 监测手段及监测仪器与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 6 ．4 ．1 巷道表面位移监测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 6 ．4 ．2 围岩表面位移分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 6 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 9 第七章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 0 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 万方数据 目录 C o n t e n t s A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I 1p r o l e g o m e n o n ⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1P r o b l e mi n t r o d u c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．2T h er e s e a r c hs t a t u s ⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ．2 ．1D o m e s t i cr e s e a r c hs t a t u s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．2 ．2 A b r o a dr e s e a r c hs t a t u s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．5 t ．3T h ed e v e l o p m e n to f f l o o rh e a v ec o n t r o l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．5 1 ．4P r o b l e m se x i s t e di nQ u J i a n gm i n es o f tr o c kt u n n e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯．6 1 ．5R e s e a r c hc o n t e n t sa n dm e t h o d s ⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘7 1 ．5 ．1R e s e a r c hc o n t e n t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 1 ．5 ．2R e s e a r c hm e t h o d s ．．．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．⋯．．8 2T h ed e v e l o p m e n t a lr a n g ea n df r a c t u r ed e v e l o p m e n tc h a r a c t e r i s t i c so ft h el o o s e z o n e ⋯．．．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．⋯⋯⋯⋯9 2 ．ID e v e l o p m e n tr a n g et e s to fs u r r o u n d i n gr o c kz o n eo fr o a d w a ys u r r o u n d i n g r o c k ．⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯．．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．．⋯．．⋯．．⋯⋯⋯⋯．．10 2 ．1 ．1B a s i cp r i n c i p l e so f g e o l o g i c a lr a d a r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 0 2 ．1 ．2F a c t o r sa f f e c t i n gt h ep r o p a g a t i o no f r a d a rw a v e s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 2 ．1 ．3T e s td e p t ha n df r e q u e n c yo f r a d a r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 2 2 ．2G e o l o g i c a lr a d a ro b s e r v a t i o nm o d e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯1 4 2 ．2 ．1D a t a p r o c e s s i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 6 2 ．2 。2T e s te q u i p m e n t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 ／ 2 ．2 ．3T e s tr e s u l t s ．．．⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．1 8 3D e e pS o f tR o c kR o a d w a yF l o o rH e a v eM e c h a n i s m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 3 3 ．1M e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f s o f tr o c k s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 3 ．1 ．1C a p a c i t ye x p a n s i o n ⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 3 3 ．1 ．2R h e o l o g y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯，2 3 3 ．2R o a d w a yF l o o rH e a v eM e c h a n i s m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 4 3 ．2 ．1T h eF l o o rH e a v ec a u s e db yT h ee l a s t o p l a s t i cd e f o r m a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 3 ．2 ．2T h eb u c k l i n go f r o c ki nr o a d w a yf l o o r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 8 3 ．3I n f l u e n c ef a c t o r so fs o f tr o c kr o a d w a yf l o o rh e a v e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 3 ．3 ．1S u r r o u n d i n gr o c k p r o p e r t i e s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 0 3 ．3 ．2W a t e rp h y s i c a lf u n c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯3 1 3 ．3 ．3S u p p o r t i n gi n t e n s i t y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 1 3 ．4S u m m a r yo f t h i sc h a p t e r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 2 4S u p p o r t i n gs c h e m ed e s i g n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 2 4 ．1P r i m a r ys u p p o r td e s i g n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3 4 ．2N e w s u p p o r td e s i g n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 6 5F L A C3 DN u m e r i c a ls i m u l a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 6 5 ．1F L A C3 DB r i e f i n t r o d u c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 5 ．2C o n s t i t u t i v em o d e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 7 5 ．3E s t a b l i s h m e n t o f t u n n e lm o d e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 V I l 万方数据 目录 5 ．4S i m u l a t i o nr e s u l ta n a l y s i s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 5 ．4 ．1S t r e s sd i s t r i b u t i o n1 a wo fs u r r o u n d i n gr o c k ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 5 ．4 ．2D i s p l a c e m e n ta n a l y s i s ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 2 5 ．5S u m m a r yo f t h i sc h a p t e r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 7 6I n d u s t r i a le x p e r i m e n t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 8 6 ．1S u r v e yo f e x p e r i m e n t a lt u n n e le n g i n e e r i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 8 6 ．1 ．1P r o j e c t p r o f i l e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 8 6 ．1 ．2R o c k1 i t h o l o g y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 8 6 ．1 ．3G e o l o g i c a ls t r u c t u r e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 9 6 ．1 ．4T h es t a t u sq u oo f f l o o r h e a v e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 6 ．2T h ea n a l y s i so f Xr a yd i f f r a c t i o no f s u r r o u n d i n gr o c ki nt u n n e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 6 ．3T h ew e s tw i n df i e l ds u r f a c eS h i m e nv i c ed i s p l a c e m e n tm o n i t o r i n go f s u r r o u n d i n gr o c k ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 2 6 ．3 ．1M o n i t o r i n gp u r p o s e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2 6 ．3 ．2M o n i t o r i n gc o n t e n t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 2 6 ．4M o n i t o r i n gi n s t r u m e n t sa n dm o n i t o r i n gi n s t r u m e n t sa n da n a l y s i s ⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 6 ．4 ．1D i s p l a c e m e n tm o n i t o r i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 6 ．4 ．2D i s p l a c e m e n ta n a l y s i s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 6 ．5S u m m a r yo f t h i sc h a p t e r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 7C o n c l u s i o n ⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 R e f e r e n c e ⋯．．⋯．⋯．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．⋯．．．．⋯⋯．．．．．．．⋯．⋯．．． ；9 C o m p l i m e n t ⋯．⋯．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．⋯．．．．6 R e s u m eo f a u t h o r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 2 V I I I 万方数据 第一章绪论 1 ．1 问题的提出 第一章绪论 我国物质资源极其丰富，尤其煤炭更为丰富。煤炭作为我国主要的能源物质 是与日常人民生活等密不可分的，约占一次性能源7 0 ％以上。随着社会不断进步、 不断发展，对于煤炭的需求更是日益增加。在2 0 0 9 年我国消耗使用的煤炭资源 为三十亿吨，比往年增长了9 ％口1 。我国煤矿分布极其广泛，几乎遍布整个国家 的省都有煤炭资源。地质浅部的煤炭已经开采的所剩无几。但国家对于煤炭的需 求仍然不断的增加。浅部底层的煤炭资源已经不足以支撑整个国家对于煤炭的使 用，所以现阶段各大矿区对于煤炭的开采都指向深部底层，据文献可知我国煤 炭资源在深部底层- 1 0 0 0