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第1章 绪论1

1.1深井软岩巷道支护技术与理论研究现状1

1.1.1巷道稳定性控制理论研究2

1.1.2深井软岩巷道支护技术研究3

1.2井下灌注式钢管混凝土支架支护技术研究现状5

第2章 钢管混凝土支架结构与承载能力7

2.1井下灌注式钢管混凝土支架结构设计7

2.1.1井下灌注式钢管混凝土支架整体结构设计7

2.1.2钢管混凝土支架的断面形状8

2.1.3钢管混凝土支架各节间连接方式设计9

2.1.4钢管混凝土支架间连接12

2.2钢管混凝土支架注浆孔补强技术研究14

2.2.1注浆孔补强结构设计14

2.2.2钢管混凝土注浆孔段承载能力实验15

2.3早强型钢管混凝土支架20

2.3.1早强型混凝土实验20

2.3.2早强型钢管混凝土支架承载能力分析22

2.3.3实验总结23

2.4巷道交岔点搭接式钢管混凝土支架23

2.4.1交岔点支架整体结构24

2.4.2异形支架结构设计26

2.4.3支撑架结构设计27

2.4.4支架间对接方式设计27

2.4.5交岔点支架施工工艺29

2.5钢管混凝土支架承载能力实验测试研究29

2.5.1钢管混凝土支架承载力实验方案30

2.5.2扁椭圆钢管混凝土支架实验37

2.5.3钢管混凝土支架承载力实验汇总46

2.6钢管混凝土支架支护施工工艺46

2.6.1钢管混凝土支架井下安装工艺47

2.6.2钢管混凝土支架井下灌注工艺50

第3章 钢管混凝土短柱力学性能实验及其壁厚效应51

3.1钢管混凝土短柱轴向压缩实验51

3.1.1实验方案51

3.1.2直径127mm钢管混凝土短柱轴向压缩实验52

3.1.3直径168mm钢管混凝土短柱轴向压缩实验57

3.1.4直径194mm钢管混凝土短柱60

3.2钢管混凝土短柱壁厚效应的力学机理63

3.2.1钢管受力分析64

3.2.2混凝土受力分析65

第4章 钢管混凝土结构抗弯性能及中性层偏移规律66

4.1钢管混凝土抗弯强化直梁实验66

4.1.1实验设计66

4.1.2试件变形特征70

4.1.3实验结果与分析71

4.2钢管混凝土直梁中性层偏移规律分析75

4.2.1中性层偏移过程分析76

4.2.2中性层偏移曲线分析81

4.3钢管混凝土抗弯强化圆弧拱实验83

4.3.1实验设计83

4.3.2不同荷载形式下圆弧拱承载力分析87

4.3.3集中荷载作用下试件变形特征91

4.3.4集中荷载作用下圆弧拱荷载-位移曲线92

4.4钢管混凝土结构抗弯性能实验汇总93

第5章 深井软岩巷道承压环力学模型与理论研究95

5.1承压环力学模型95

5.1.1承压环概念的提出95

5.1.2承压环力学模型的建立97

5.1.3承压环强化支护作用下巷道稳定的条件99

5.1.4承压环强化支护作用机理分析100

5.2深井软岩巷道承压环的分类与支护设计方法101

5.2.1深井软岩巷道承压环的分类101

5.2.2深井软岩巷道支护设计方法101

5.3深井软岩流变及其扰动效应103

5.3.1岩石流变扰动效应的基本概念103

5.3.2岩石流变扰动实验仪研制104

5.3.3岩石单轴流变实验实例107

5.3.4岩石流变扰动效应109

5.4深井软岩巷道应力场梯度稳定理论109

5.4.1应力场梯度110

5.4.2基于库伦准则的应力场梯度110

5.4.3软岩巷道围岩应力场梯度理论111

第6章 邢东煤矿深井巷道钢管混凝土支架支护研究112

6.1邢东矿井概况112

6.1.1二水平皮带下山地质条件112

6.1.2二水平皮带下山支护现状及破坏分析117

6.2钢管混凝土支架支护方案设计118

6.2.1钢管混凝土支架结构设计118

6.2.2钢管混凝土支架承载力计算121

6.3钢管混凝土支架应用效果122

6.3.1支架荷载监测分析122

6.3.2支架变形观测分析126

6.4二水平皮带下山钢管混凝土支架支护巷道稳定性数值分析127

6.4.1支护方案初步设计与数值模型建立128

6.4.2钢管混凝土支架的支护数值模拟分析131

6.4.3钢管混凝土支架支护优化建议134

第7章 清水营软岩巷道钢管混凝土支架支护136

7.1工程地质条件与巷道围岩力学性质136

7.1.1清水营煤矿地质条件136

7.1.2巷道围岩岩石力学参数、水理性质与矿物成分138

7.2钢管混凝土支架支护方案设计139

7.2.1＋786m水平井底车场临时水仓140

7.2.2主变电所及通道148

7.2.3主排水泵房及通道153

7.2.4 2号主副水仓159

7.3钢管混凝土支架支护性能监测164

7.3.1巷道与钢管混凝土支架变形观测164

7.3.2钢管混凝土支架荷载监测168

第8章 钢管混凝土支架在其他深井软岩巷道中的应用170

8.1华丰煤矿软岩巷道170

8.1.1华丰煤矿—1100m中央泵房钢管混凝土支架支护170

8.1.2华丰煤矿—1100m水平大巷钢管混凝土支架支护175

8.1.3华丰煤矿—1100m风井联络巷钢管混凝土支架支护181

8.2平朔井工三矿东翼大巷185

8.2.1平朔井工三矿东翼大巷地质概况185

8.2.2平朔井工三矿东翼大巷巷道钢管混凝土支架支护方案设计187

8.2.3平朔井工三矿东翼大巷巷道变形现场监测与支护效果189

8.3北皂煤矿极软岩巷道191

8.3.1北皂煤矿矿井地质概况与巷道围岩岩石性质191

8.3.2北皂煤矿海域二采区回风联络巷钢管混凝土支架支护191

8.3.3北皂煤矿海域H2304运输联络巷钢管混凝土支架支护197

8.4查干淖尔一号井极软岩巷道202

8.4.1查干淖尔一号井极软岩巷道地质概况203

8.4.2巷道原支护参数和破坏情况分析203

8.4.3查干淖尔一号井极软岩巷道钢管混凝土支架支护方案设计206

8.4.4基于钢管混凝土支架的复合支护方案208

8.4.5查干淖尔一号井极软岩巷道支护效果209

第9章 钢管混凝土支架经济效益与社会效益213

9.1钢管混凝土支架应用效果213

9.2钢管混凝土支架经济效益214

9.3钢管混凝土支架社会效益215

参考文献217