平顶山矿区深部软岩巷道围岩蠕变破坏机制及控制

作者

王旭锋陈旭阳王纪尧常泽超秦冬冬黄庆显
单位

中国矿业大学矿业工程学院中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点试验室中国矿业大学江苏省矿山地震监测工程试验室山西工程技术学院矿业工程学院中国平煤神马能源化工集团有限责任公司
摘要

平顶山矿区是我国典型的深部开采矿区之一，区内多数软岩巷道面临支护结构易失效、持续变形难控制的难题，给矿井安全生产带来严峻挑战。基于平煤一矿戊一采区回风上山的工程地质条件，明确三轴应力下围岩（砂质泥岩）蠕变特征，结合数值模拟，揭示软岩巷道蠕变破坏机制，针对性地提出深部软岩巷道蠕变控制对策并进行工业性试验。研究结果表明，围岩应力水平高、顶板及两底角应变大是巷道蠕变破坏的主要原因，同时围岩软弱破碎、受理化作用强，加剧了围岩破坏程度，致使部分支护结构无法发挥应有作用、巷道产生大变形，这又使锚杆等结构失效，巷道破坏更加剧烈。基于此提出分阶段、分层次深部软岩巷道蠕变控制对策及加固方案并进行工业性试验，围岩控制效果显著。
关键词

深部软岩蠕变试验数值模拟蠕变破坏机制巷道加固方案工业性试验
基金项目(Foundation)

国家重点研发计划项目（2018YFC0604705）；山西省高等学校科技创新项目（2021L580）；来晋工作优秀博士资助项目（2021PT-08）；
文章目录

1 工程背景
2 三轴应力下的深部软岩蠕变特征
2.1 岩性特征及试验方案
2.2 试验结果
3 深部软岩巷道蠕变破坏机制
3.1 巷道围岩蠕变破坏机制
3.1.1 数值模型
3.1.2 巷道围岩蠕变破坏机制
3.2 围岩岩性及理化作用机制
3.3 支护结构失效机制
4 深部软岩巷道蠕变控制工程应用
4.1 深部软岩巷道蠕变控制对策
4.2 巷道支护加固方案
4.3 巷道变形监测结果
5 结论
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