基于偏应力场的巷道围岩破坏特征及工程稳定性控制

发布时间：2018-04-02 22:19

本文选题：巷道围岩　切入点：偏应力　出处：《煤炭学报》2017年06期

【摘要】：针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的,可呈不规则分布;结合工程实际,采用数值计算模拟分析了垂直应力大于水平应力时(侧压系数λ=0.4)和水平应力大于垂直应力时(侧压系数λ=1.6)不同应力状态下的巷道围岩偏应力和塑性区演化过程;根据现场调查及塑性区演化特征,提出在不同侧压系数下巷道围岩可形成典型正对称失稳模式和典型角对称失稳模式,并分析了这两种破坏模式的巷道围岩支护误区,以及相应的控制原则与关键技术。结合木孔煤矿和高坑煤矿的工程实践,应用了以"锚杆+锚索"支护为主,以提高两帮稳定性目标的"高强刚桁架"综合支护技术;以及以"关键部位注浆",发挥内、外耦合作用的"锚杆+U型钢+锚索"综合治理方案。工程实践表明,所提出的支护方案分别能对正对称失稳巷道和角对称失稳巷道围岩变形能起到较好的控制效果。
[Abstract]:Aiming at the failure mechanism and stability control of roadway surrounding rock, the analytical solution of roadway surrounding rock deflection stress field is derived by using rock mechanics and other relevant theories, and the distribution of circular roadway surrounding rock under different conditions is analyzed.The constitutive equations of stress field and plastic zone distribution are established. It is shown that the radius of plastic zone is closely related to the angle and deflection stress of polar coordinates and can be irregularly distributed.The evolution process of surrounding rock deflection stress and plastic zone of roadway with vertical stress greater than horizontal stress (lateral pressure coefficient 位 0. 4) and horizontal stress greater than vertical stress (lateral pressure coefficient 位 1. 6) are analyzed by numerical simulation.According to the field investigation and the evolution characteristics of plastic zone, it is proposed that the typical normal symmetric instability mode and the typical angle symmetric instability mode can be formed in the surrounding rock of roadway under different lateral pressure coefficients, and the misunderstandings of surrounding rock support of these two failure modes are analyzed.And the corresponding control principles and key technologies.Combined with the engineering practice of Mukang coal mine and Gaokeng coal mine, the comprehensive support technology of "high strength rigid truss", which mainly uses "anchor bolt anchor cable" support to improve the stability target of the two groups, and "grouting at the key position", is applied.External coupling action of "Anchorage U-shaped steel Anchorage cable" comprehensive treatment scheme.The engineering practice shows that the proposed support scheme can control the deformation of the surrounding rock of the normal symmetric unstable roadway and the angular symmetric unstable roadway respectively.
【作者单位】：湖南科技大学资源环境与安全工程学院;煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室(安徽理工大学);湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51434006,51574122) 煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室开放基金资助项目(JYBSYS2015201)
【分类号】：TD322;TD353

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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