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三向应力下支护应力对圆形巷道围岩应力分布规律的影响 |
作者：郑建伟，管增伦，鞠文君，张修峰，薛珊珊，王 帅，李海涛，杨国强，李春元，王之禾 单位：煤炭科学研究总院有限公司 深部开采与冲击地压防治研究院；中国中煤能源集团有限公司；中煤科工开采研究院有限公司；山东能源集团有限公司 冲击地压防治研究中心；中煤科工集团沈阳研究院有限公司；深圳大学 土木与交通工程学院深地科学与绿色能源研究院 |
摘 要
为进一步探究支护应力对圆形巷道应力分布特征的影响规律,建立了考虑三向应力和支护应力条件下的巷道围岩力学模型,推导了巷道围岩煤岩体应力分布的解析方程,借助COMSOL进行了可靠性验证;通过赋值法讨论了13种应力边界(三向应力Px,Py,Pz)及4种支护应力(0.2,1,2,5MPa)下巷道围岩煤岩体径向应力、切向应力和轴向应力的分布情况。研究结果表明:①当水平应力(Px)大于垂直应力(Py)时,轴向应力随着深距(至巷道表面距离)的增加而增加;当水平应力(Px)小于垂直应力(Py)时,轴向应力随着深距的增加而降低;②当水平应力(Px)等于垂直应力(Py)时,轴向应力值不变,径向应力随着深距的增加而增加,切向应力随着深距的增加而降低;③围岩上的切向应力随着支护应力的增加而降低,过高的支护应力将导致局部拉应力的出现;径向应力随着支护应力的增加而增加;一定程度的支护应力不仅可以使巷道表面围岩从两向应力状态恢复到三向应力状态,同时可以降低切向应力,增加径向应力,降低围岩上的剪应力,均化巷道围岩应力,从而维护巷道的稳定性。
部分图片
图2 双向应力下巷道力学模型
图3 巷道围岩轴向应力分布对比
| 第一作者简介 |
 郑建伟（1989—），男，陕西榆林人，助理研究员，博士，长期从事冲击地压与巷道支护技术研究及应用推广工作。主持中国煤炭科工集团青年基金项目1项，参与国家重大专项、新疆自治区支撑计划项目、国家自然科学基金面上项目以及集团公司重点项目等课题20余项；参与“2023重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题汇编”、“煤矿安全规程修订”、“防治煤矿冲击地压细则修订”、“新疆维吾尔自治区开展矿山安全生产帮扶指导”等工作；获省部级科技奖励4项，发表高水平论文30余篇（SCI/EI收录25篇），授权/受理发明专利9项（排名第1）。 |
