中國煤礦軟巖巷道工程支護(hù)設(shè)計(jì)與施工指南

前言

軟巖問題從20世紀(jì)60年代起就作為世界性難題被提了出來，特別是煤礦軟巖問題一直是困擾煤礦生產(chǎn)和建設(shè)的重大難題之一。中國煤炭行業(yè)每年巷道掘進(jìn)量約6000km，其中10％以上的巷道為軟巖巷道。由于多年的開采，淺部易開采的煤炭資源日益減少，所以不得不轉(zhuǎn)向開采深部煤炭資源。、隨著開采深度的增加，軟巖礦井的數(shù)量也在不斷增多。目前，全國30多個(gè)礦區(qū)存在著軟巖巷道支護(hù)問題，特別是“九五，，期間中國新開發(fā)的10個(gè)能源建設(shè)基地中有8個(gè)都相繼出現(xiàn)了軟巖巷道支護(hù)問題，有些礦井處理不當(dāng)，建設(shè)困難，甚至有的停產(chǎn)停建。每年約600km軟弱圍巖中開掘的巷道，隨著開采深度的增加，其支護(hù)問題愈趨嚴(yán)重，直接影響煤礦安全生產(chǎn)，危及人身安全。軟巖工程是指與塑性大變形工程巖體有關(guān)的巖體工程，如軟巖邊坡工程、軟巖隧道及軟巖巷道工程等。軟巖工程和其他工程有顯著不同，一般的工程重點(diǎn)研究塑性破壞之前的穩(wěn)定性規(guī)律，而軟巖工程則是研究進(jìn)入了塑性破壞狀態(tài)的軟巖和支護(hù)體相互作用達(dá)到穩(wěn)定的規(guī)律。這正是軟巖工程的特色與難度所在。中國煤礦軟巖工程技術(shù)的發(fā)展起始于礦產(chǎn)資源開發(fā)工程。20世紀(jì)50年代末，煤礦軟巖問題在部分礦區(qū)開始出現(xiàn)，20世紀(jì)70年代有所增加，引起了有關(guān)科研、建設(shè)部門的重視。到20世紀(jì)80年代，煤礦開采深度日益加大，深井高應(yīng)力軟巖普遍出現(xiàn)，更推動(dòng)了煤炭系統(tǒng)的軟巖研究向縱深層次發(fā)展，初步形成了“聯(lián)合支護(hù)理論”和“松動(dòng)圈理論”等多個(gè)學(xué)派。20世紀(jì)90年代以后，除了煤炭系統(tǒng)又有新的研究成果之外，軟巖滑坡問題、軟巖隧硐及隧硐群穩(wěn)定問題、軟巖基坑問題的研究也取得了新的進(jìn)展。作為全國性軟巖工程技術(shù)研究繁榮的標(biāo)志是1995年中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)軟巖工程專業(yè)委員會(huì)的誕生，和1996年全國煤礦軟巖工程技術(shù)研究推廣中心的成立，這一切都有力地推動(dòng)了中國煤礦軟巖工程技術(shù)的研究，并取得了一系列的科研成果。然而，由于多年來關(guān)于軟巖的概念、軟巖工程設(shè)計(jì)等理論問題，國內(nèi)外尚無定論，給工程應(yīng)用帶來了諸多不便。特別是科技力量的不足、研究手段的簡單、軟巖巷道設(shè)計(jì)與施工理論的陳舊，不能滿足基建生產(chǎn)單位實(shí)踐指導(dǎo)的需要，大部分基層生產(chǎn)單位處理軟巖問題時(shí)，仍處在經(jīng)驗(yàn)支護(hù)狀態(tài)，盲目性大、針對(duì)性差、成功率低，給煤炭安全生產(chǎn)帶來危害，延誤了工期，造成了大量的資金浪費(fèi)，嚴(yán)重影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

內(nèi)容概要

　　《中國煤礦軟巖巷道工程支護(hù)設(shè)計(jì)與施工指南》是在10多年來軟巖工程力學(xué)理論與工程實(shí)踐研究的基礎(chǔ)上，匯集了煤炭、冶金系統(tǒng)軟巖巷道工程支護(hù)研究理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的最新成就編撰而成的?！吨袊旱V軟巖巷道工程支護(hù)設(shè)計(jì)與施工指南》從現(xiàn)場(chǎng)軟巖巷道工程設(shè)計(jì)施工的實(shí)用性出發(fā)，明確闡述了軟巖的概念及分類，系統(tǒng)介紹了軟巖礦井巷道工程支護(hù)理論及設(shè)計(jì)方法，集中體現(xiàn)了中國礦業(yè)軟巖巷道工程施工的新技術(shù)、新方法、新工藝?！吨袊旱V軟巖巷道工程支護(hù)設(shè)計(jì)與施工指南》理論依據(jù)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)方法可靠、施工技術(shù)全面、監(jiān)測(cè)手段完備?！　　吨袊旱V軟巖巷道工程支護(hù)設(shè)計(jì)與施工指南》可作為從事軟巖巷道工程設(shè)計(jì)與施工的現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員和工程管理人員的培訓(xùn)教材，特別是《中國煤礦軟巖巷道工程支護(hù)設(shè)計(jì)與施工指南》中的智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，既有分析設(shè)計(jì)的功能，又有自動(dòng)編寫報(bào)告的功能，把基層工程技術(shù)人員從繁瑣的勞動(dòng)中解放出來，大大提高工作效率?！吨袊旱V軟巖巷道工程支護(hù)設(shè)計(jì)與施工指南》也可供高校師生、研究院所及設(shè)計(jì)部門的人員參考。

作者簡介

伺滿潮，男，1956年出生于河南省靈寶市。曾出訪美國、加拿大、日本、德國、奧地利、意大利、澳大利亞等10個(gè)國家進(jìn)行學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)交流。1989年獲博士學(xué)位。1993年任教授，1995年任博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)任中國礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）教授、博士生導(dǎo)師，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）特聘教授、博士生導(dǎo)師，巖土工程研究所所長，黑龍江科技學(xué)院特聘教授。何滿潮教授長期從事軟巖工程力學(xué)、地質(zhì)工程、地?zé)峁こ痰确矫娴难芯抗ぷ?。主持完成科研?xiàng)目30余項(xiàng)，包括國家杰出青年科學(xué)基金、創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金、國家教委跨世紀(jì)人才基金等項(xiàng)目和省部級(jí)重點(diǎn)科研項(xiàng)目。注重科技成果向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，軟巖工程方面的新理論、新設(shè)計(jì)、新技術(shù)在軟巖巷道工程中得到廣泛推廣應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。培養(yǎng)博士研究生48名，已畢業(yè)23名。獲IET青年教師獎(jiǎng)、校級(jí)優(yōu)秀博士生導(dǎo)師獎(jiǎng)等多項(xiàng)教學(xué)獎(jiǎng)勵(lì)。在國內(nèi)外發(fā)表論文100余篇，出版專著6部，主編論文集3部，獲國家發(fā)明專利1項(xiàng)，實(shí)用新型專利10項(xiàng)；獲國家、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)10項(xiàng)，其中國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、省部級(jí)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，三等獎(jiǎng)4項(xiàng)，均為第一獲獎(jiǎng)人。何滿潮教授擔(dān)任中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)常務(wù)理事，中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)軟巖工程專業(yè)委員會(huì)主任、中日地層環(huán)境力學(xué)校際研究中心常務(wù)主任、國際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)員、國際工程地質(zhì)協(xié)會(huì)會(huì)員等多項(xiàng)社會(huì)學(xué)術(shù)職務(wù)，多次主持召開國內(nèi)外各級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議。先后獲國家級(jí)和省部級(jí)榮譽(yù)獎(jiǎng)8次，其中包括國家級(jí)中青年有突出貢獻(xiàn)專家、國家人事部百千萬人才工程一二層次專家等，享受國務(wù)院政府特殊津貼。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 中國煤礦軟巖巷道工程的現(xiàn)狀及特點(diǎn)1.1.1 中國煤礦軟巖巷道工程的現(xiàn)狀1.1.2 中國煤礦軟巖巷道工程的特點(diǎn)1.2 煤礦軟巖巷道工程支護(hù)的研究現(xiàn)狀1.2.1 軟巖巷道工程支護(hù)理論的研究現(xiàn)狀1.2.2 軟巖巷道工程設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀1.2.3 軟巖巷道工程支護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀1.3 編寫本書的目的及原則1.3.1 編寫目的1.3.2 適用范圍1.3.3 基本原則1.3.4 應(yīng)遵守的其他標(biāo)準(zhǔn)第2章 煤礦軟巖巷道工程支護(hù)的基本理論2.1 軟巖的概念2.1.1 概述2.1.2 工程軟巖的概念2.2 軟巖的基本力學(xué)屬性2.2.1 軟化臨界荷載2.2.2 軟化臨界深度2.2.3 軟巖兩個(gè)基本屬性之間的關(guān)系2.2.4 軟化臨界荷載與軟化臨界深度的確定方法2.3 軟巖的工程分類體系2.3.1 軟巖礦井的分類2.3.2 軟巖的分類與分級(jí)2.3.3 軟巖軟化程度的分類2.3.4 軟巖巷道工程的分類2.4 軟巖的工程力學(xué)特性2.4.1 可塑性2.4.2 膨脹性2.4.3 崩解性2.4.4 流變性2.4.5 易擾動(dòng)性2.5 軟巖巷道工程變形力學(xué)機(jī)制2.5.1 物化膨脹型的變形力學(xué)機(jī)制2.5.2 應(yīng)力擴(kuò)容型的變形力學(xué)機(jī)制2.5.3 結(jié)構(gòu)變形型的變形力學(xué)機(jī)制2.6 軟巖巷道工程支護(hù)原理2.6.1 軟巖巷道工程支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵.j2.6.2 軟巖巷道工程支護(hù)原則2.6.3 軟巖巷道工程支護(hù)原理2.6.4 最佳支護(hù)時(shí)間和最佳支護(hù)時(shí)段2.6.5 軟巖巷道工程關(guān)鍵部位2.7 軟巖巷道工程支護(hù)設(shè)計(jì)方法2.7.1 軟巖巷道工程非線性大變形力學(xué)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)2.7.2 軟巖礦井總體巷道布局設(shè)計(jì)原則2.7.3 軟巖巷道工程非線性大變形力學(xué)設(shè)計(jì)方法第3章 一般軟巖巷道錨網(wǎng)索耦合支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工3.1 錨網(wǎng)索耦合支護(hù)的概念3.1.1 概念3.1.2 耦合支護(hù)的基本特征3.2 錨網(wǎng)索耦合支護(hù)原理3.2.1 錨桿圍巖耦合支護(hù)原理3.2.2 錨網(wǎng)圍巖耦合支護(hù)原理3.2.3 錨索關(guān)鍵部位耦合支護(hù)原理3.3 錨網(wǎng)索耦合支護(hù)設(shè)計(jì)的步序3.4 錨網(wǎng)索耦合支護(hù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容3.4.1 地質(zhì)力學(xué)評(píng)估3.4.2 軟巖類型判別3.4 ,3耦合對(duì)策設(shè)計(jì)3.4.4 耦合過程設(shè)計(jì)3.4.5 耦合參數(shù)設(shè)計(jì)3.5 錨網(wǎng)索耦合支護(hù)的施工3.5.1 錨網(wǎng)初次耦合支護(hù)3.5.2 錨索二次耦合支護(hù)3.5.3 反饋設(shè)計(jì)3.6 應(yīng)用案例分析3.6.1 工程概況3.6.2 錨網(wǎng)索耦合支護(hù)設(shè)計(jì)3.6 .3應(yīng)用效果3.7 一般軟巖巷道錨網(wǎng)索耦合支護(hù)技術(shù)特點(diǎn)第4章 軟巖硐室及交叉點(diǎn)剛?cè)釋又ёo(hù)的設(shè)計(jì)與施工4.1 強(qiáng)膨脹軟巖預(yù)留剛?cè)釋又ёo(hù)的設(shè)計(jì)與施工4.1.1 強(qiáng)膨脹型軟巖巷道變形破壞的特點(diǎn)4.1.2 預(yù)留剛?cè)釋又ёo(hù)及其力學(xué)原理4.1.3 預(yù)留剛?cè)釋又ёo(hù)的設(shè)計(jì)4.1.4 預(yù)留剛?cè)釋又ёo(hù)的施工4.1.5 應(yīng)用案例4.1.6 預(yù)留剛?cè)釋又ёo(hù)的技術(shù)特點(diǎn)4.2 高應(yīng)力軟巖預(yù)留剛隙柔層支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工4.2.1 高應(yīng)力軟巖巷道變形破壞的特點(diǎn)4.2.2 預(yù)留剛隙柔層支護(hù)及其力學(xué)原理4.2.3 預(yù)留剛隙柔層支護(hù)的設(shè)計(jì)4.2.4 預(yù)留剛隙柔層支護(hù)的施工4.2.5 應(yīng)用案例4.2.6 預(yù)留剛隙柔層支護(hù)的技術(shù)特點(diǎn)4.3 大斷面交叉點(diǎn)柔層桁架支護(hù)設(shè)計(jì)與施工4.3.1 大斷面交叉點(diǎn)變形破壞特點(diǎn)4.3.2 常規(guī)支護(hù)存在的問題4.3.3 柔層桁架支護(hù)及其力學(xué)原理4.3.4 柔層桁架支護(hù)設(shè)計(jì)4.3.5 柔層桁架支護(hù)施工4.3.6 應(yīng)用案例4.3.7 柔層桁架支護(hù)的技術(shù)特點(diǎn)第5章 軟巖泵房吸水井集約化設(shè)計(jì)與施工5.1 常規(guī)設(shè)計(jì)存在的問題5.2 軟巖泵房吸水井集約化設(shè)計(jì)原理5.2.1 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想5.2.2 設(shè)計(jì)原理5.2.3 設(shè)計(jì)序列5.3 軟巖泵房吸水井集約化設(shè)計(jì)的內(nèi)容5.3.1 等效設(shè)計(jì)計(jì)算5.3.2 吸水阻力校核5.3.3 組合吸水井布置5.3.4 配套吸水管路鋪設(shè)5.3.5 配套水閘門5.3.6 配套支護(hù)設(shè)計(jì)5.4 軟巖泵房吸水井集約化設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)第6章 軟巖巷道底臌的機(jī)理及防治對(duì)策6.1 軟巖巷道底臌的機(jī)理6.1.1 軟巖巷道底臌的特征6.1.2 軟巖巷道底臌的分類6.1.3 軟巖巷道底臌的機(jī)理6.1.4 影響底臌的主要因素6.2 軟巖巷道底臌支護(hù)荷載的確定方法6.2.1 軟巖巷道底板的穩(wěn)定性判別6.2.2 底板支護(hù)荷載的確定6.3 軟巖巷道底臌的防治方法6.3.1 底臌防治原則6.3.2 防治水措施6.3.3 卸壓措施6.3 .4支護(hù)措施第7章 軟巖巷道施工工藝及質(zhì)量管理7.1 軟巖巷道施工基本原則7.1.1 施工程序7.1.2 施工組織設(shè)計(jì)7.1.3 施工的基本原則7.2 軟巖巷道掘進(jìn)施工方法7.2.1 掘進(jìn)施工方法分類7.2.2 機(jī)掘法7.2.3 鉆爆法7.3 錨桿支護(hù)7.3.1 錨桿類型7.3.2 樹脂錨桿構(gòu)件及其作用7.3.3 其他常用錨桿7.3.4 錨桿系統(tǒng)7.3.5 錨桿支護(hù)的力學(xué)指標(biāo)7.3.6 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)7.3.7 錨桿支護(hù)施工……第8章 軟巖巷道支護(hù)監(jiān)測(cè)技術(shù)第9章 煤礦軟巖巷道支護(hù)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：煤礦軟巖巷道工程作為軟巖工程的一個(gè)主要組成部分，其支護(hù)理論必須以符合軟巖塑性大變形力學(xué)特性的軟巖工程力學(xué)理論為基礎(chǔ)。軟巖工程力學(xué)是近年來發(fā)展起來的，是與巖石力學(xué)有關(guān)的一門新興力學(xué)分支，它是借助工程地質(zhì)學(xué)和大變形力學(xué)的集成分析方法，研究在工程力擾動(dòng)作用影響范圍內(nèi)軟巖工程巖體的力學(xué)行為的科學(xué)。何滿潮教授從軟巖的概念研究人手，把工程地質(zhì)學(xué)研究和非線性大變形力學(xué)研究相結(jié)合，建立了以軟巖的概念及分類、軟巖連續(xù)性概化模型和連續(xù)性概化方法，軟巖本構(gòu)關(guān)系模型及其參數(shù)確定，軟巖工程巖體大變形計(jì)算方法的應(yīng)用，軟巖工程非線性大變形力學(xué)設(shè)計(jì)等為基礎(chǔ)、以軟巖工程變形機(jī)制確定和復(fù)合變形力學(xué)機(jī)制轉(zhuǎn)化為核心的軟巖工程力學(xué)理論體系。通過10余年的理論研究和工程實(shí)踐，軟巖工程力學(xué)理論不斷得到完善和發(fā)展，解決了所承擔(dān)的煤炭、水利、交通、國防等22個(gè)工程單位31項(xiàng)關(guān)鍵工程和國際合作項(xiàng)目中的軟巖支護(hù)難題，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。從20世紀(jì)60年代到90年代初，國內(nèi)外專家、學(xué)者提出的軟巖定義多達(dá)幾十種，總括起來，大體上可分為描述性定義、指標(biāo)化定義和工程定義三類。其中具有代表性和權(quán)威性的是國際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)對(duì)軟巖的定義及中國1994年頒布的《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50218-94）。

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《中國煤礦軟巖巷道工程支護(hù)設(shè)計(jì)與施工指南》是由科學(xué)出版社出版的。

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