复杂地质条件围岩稳定分析及控制关键技术( 矿业工程）

《复杂地质条件围岩稳定分析及控制关键技术》

作者：洪秋阳，胡亮亮，米绍文，汪永锋，米强，程晓东，吴德义 等

定价：128.00元

出版时间：2026-07

ISBN：978-7-5240-0722-7

内容简介

本书结合典型巷道工程实际，采用理论分析、数值模拟、实验室实验及现场实测的方法分析富水条件以及冲击地压深部软岩巷道围岩典型部位松动破碎的时空分布特征及其影响因素，提出了富水条件围岩稳定性控制方法，深部厚煤层巷道冲击地压预警体系及防治方案。重点论述了复杂条件深部矿压综合治理关键技术，该技术显著提高了巷道稳定性，保证了深部煤炭安全高效开采。本书可供从事采矿工作的科研人员、技术人员阅读，也可供高校相关专业师生参考。

目录

1绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2国内外研究现状2

1.2.1皖南山区边坡与锚固基础工程国内外研究现状2

1.2.2复杂条件软岩综合治理国内外研究现状7

1.2.3研究内容及技术路线11

上篇皖南山区复杂地质条件边坡与锚固基础工程研究

2侧向卸荷条件下路堑边坡残积土特性研究17

2.1研究背景17

2.1.1依托工程17

2.1.2工程地质条件18

2.2残积土物理特性研究20

2.2.1含水率试验20

2.2.2密度试验21

2.2.3颗粒分析试验22

2.3残积土力学特性研究24

2.3.1试验方案24

2.3.2试验操作与流程24

2.3.3试验结果与分析29

2.4残积土渗透特性研究32

2.4.1试验方案32

2.4.2试验操作与流程32

2.4.3试验结果与分析34

2.5岩石力学特性研究35

2.5.1试验方案35

2.5.2试验操作与流程35

2.5.3试验结果37

2.6本章小结38

3基于离散元分析的路堑边坡开裂机制与稳定性研究39

3.1离散元软件介绍39

3.1.1基本理论39

3.1.2接触模型40

3.2细观模型参数标定41

3.2.1基础模型生成42

3.2.2模拟施工开挖43

3.2.3细观参数标定45

3.3结果分析48

3.3.1位移结果分析48

3.3.2速度结果分析53

3.3.3力链结果分析58

3.3.4开裂机制分析59

3.4本章小结62

4考虑降雨作用的路堑边坡长期稳定性研究63

4.1考虑降雨情况在FLAC中实现63

4.1.1流固耦合基本原理63

4.1.2流固耦合实现方法64

4.1.3Fish语言耦合控制过程65

4.2模型建立与工况设置67

4.2.1裂隙对边坡稳定性影响分析67

4.2.2裂隙边坡模型建立68

4.2.3降雨条件下多工况设置71

4.3结果分析72

4.3.1降雨入渗分析72

4.3.2降雨条件下裂隙边坡稳定性分析77

4.3.3孕灾模式及致灾机理分析80

4.4本章小结87

5路堑边坡智能监测预警研究88

5.1现场边坡敏感区域与因子分析89

5.2多元化监测手段90

5.2.1GNSS技术90

5.2.2InSAR技术91

5.2.3深部测斜仪91

5.2.4雨量计92

5.3现场典型边坡监测方案93

5.3.1降雨监测93

5.3.2边坡表面监测93

5.3.3边坡深部监测94

5.4智能监测预警95

5.5本章小结98

6皖南山区岩石锚杆基础变形破坏特征99

6.1现场试验99

6.1.1工程概况99

6.1.2试验过程99

6.1.3试验结果102

6.2室内试验105

6.2.1试验准备与步骤105

6.2.2试验结果105

6.2.3单根锚杆剪切滑移破坏机理分析107

6.2.4群锚剪切滑移破坏机理分析108

6.3数值计算与分析110

6.3.1模型构建110

6.3.2计算参数选取111

6.3.3单根锚杆模型验证与分析112

6.3.4群锚杆模型验证与分析114

6.4本章小结116

下篇复杂条件软岩综合治理技术关键技术研究及应用

7工程概况及工程实测121

7.1工程概况121

7.1.151504工作面顺槽概况121

7.1.2煤（岩）层赋存特征122

7.1.3地质构造情况123

7.1.4水文地质情况123

7.1.5其他地质情况124

7.2巷道断面及支护124

7.2.1巷道布置124

7.2.2断面尺寸及支护125

7.2.3支护设计126

7.3围岩性质测定127

7.3.1岩石矿物成分测定127

7.3.2岩石崩解性能试验129

7.3.3岩石含水率测定131

7.4围岩力学性能参数测定132

7.5工程实测132

7.5.1顶板离层实测132

7.5.2围岩表面变形实测133

7.6本章小结134

8巷道复合顶板变形特征及围岩稳定性判别135

8.1复合顶板层间离层随时间变化规律135

8.2巷道围岩稳定性判别136

8.2.1巷道围岩塑性变形稳定性判别136

8.2.2巷道复合顶板层间离层稳定性判别137

8.3本章小结139

9厚煤层巷道合理位置选择140

9.1FLAC3D 5.0软件介绍140

9.2数值计算模型建立140

9.2.1数值计算模型建立原则140

9.2.2模型尺寸及边界条件141

9.2.3本构模型142

9.2.4网格的建立与划分143

9.2.5锚杆（索）支护参数的确定144

9.3厚煤层巷道合理布置选择145

9.3.1沿底掘进巷道围岩变形数值模拟145

9.3.2巷道沿顶掘进围岩变形数值模拟147

9.3.3巷道位于煤层中部开采巷道围岩变形数值模拟150

9.4厚煤层巷道围岩岩性对变形影响分析152

9.5数值模拟结果分析157

9.5.1煤层巷道布置形式对围岩变形影响157

9.5.2沿底掘进布置巷道围岩岩性改变对巷道围岩变形影响158

9.6本章小结160

10刘园子矿51504工作面巷道围岩变形监测及分析162

10.1巷道围岩变形监测概述162

10.1.1巷道围岩变形监测测点布置162

10.1.2测点布置及围岩变形观测日期162

10.2现场监测结果及分析164

10.2.1顶板离层现场监测结果及分析164

10.2.2巷道帮部现场监测结果及分析169

10.2.3巷道底板现场监测结果及分析175

10.3巷道围岩围护结构存在问题现场观测178

10.4支护措施179

10.5本章小结179

11富水软岩巷道围岩变形破坏特征及控制机制研究181

11.1富水软岩巷道围岩变形破坏特征181

11.2富水软岩巷道围岩变形破坏原因181

11.2.1围岩自身性质影响181

11.2.2原岩应力影响182

11.2.3采动应力影响182

11.2.4地下水影响182

11.2.5巷道支护影响183

11.3富水软岩巷道围岩变形破坏控制原则184

11.3.1防治水原则184

11.3.2支护整体性、统一性原则185

11.3.3监测实时性、灵活性原则185

11.4本章小结185

12刘园子矿51504工作面巷道富水围岩变形分析186

12.1不同条件富水软岩巷道围岩变形模拟及结果分析186

12.1.1不同出水条件巷道围岩变形模拟及结果分析186

12.1.2不同原岩应力富水巷道围岩变形模拟及结果分析193

12.1.3不同出水和原岩应力共同作用巷道围岩变形模拟及结果

分析198

12.1.4不同条件下富水软岩巷道围岩松动破碎分析205

12.2不同出水条件回风顺槽围岩变形实测结果分析及控制方法研究209

12.2.1巷道顶板离层、帮部围岩变形实测结果及分析209

12.2.2巷道底板围岩变形实测结果及分析215

12.3数值模拟结果可靠性验证220

12.451504工作面回风顺槽围岩稳定性控制方法220

12.4.1加强顶板支护，减少顶板淋水221

12.4.2布置疏放水孔，加大底板疏水注浆222

12.5本章小结226

13结论227

参考文献231

附录237

附录A插图清单237

附录B铜商高速无为至巢湖段公路边坡稳定性长期监测原始数据243