• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
双向极不等压软岩巷道围岩裂隙分布及变形机制研究
  • 45
  • 作者

    王卫军马谕杰范磊袁超吴海田芯宇

  • 单位

    湖南科技大学资源环境与安全工程学院

  • 摘要
    巷道围岩蝶形塑性区破坏是引起巷道围岩大变形的重要原因,近年来已引起了巷道支护工作者的高度重视。掌握蝶形塑性区内围岩变形机制是实现软岩巷道围岩控制的基础。然而,有关于蝶形破坏理论中围岩变形机制的研究却鲜有报道。针对上述问题,以南方某矿一采区南运巷产生的大变形特征为研究对象,在分析巷道所处应力环境及地质条件的基础上,对围岩裂隙分布、巷道变形机制及控制方法进行了系统研究。研究结果表明:南运巷是典型的极不等压软岩巷道,巷道开挖后,围岩裂隙呈“蝶形”分布;“蝶形裂隙区”集中出现在“蝶形塑性区”范围内,蝶叶部位围岩裂隙以剪切裂隙为主,且蝶叶部位剪切裂隙大多围绕巷道呈“环形”分布,而张拉裂隙则集中出现在巷道围岩自由面附近。蝶形塑性区内围岩应力特征主要有两方面,一为围岩的主应力方向发生了偏转,具体表现为最大主应力围绕巷道呈环形分布,巷道上部最小主应力方向指向巷道中心,巷道下部最小主应力方向背离巷道中心;二为围岩最大/最小主应力比值较大,且主应力比值等值线呈“蝶形”分布。根据塑性区内围岩裂隙分布特点及应力特征,建立了含软弱面围岩力学剪胀模型,认为处于此应力特征下的围岩剪胀作用较强,剪胀作用使围岩向巷道空间内挤压,进而使巷道产生大变形。围岩裂隙分布不规则及原支护方案不合理是导致巷道产生大变形的主要原因。基于上述研究,提出了以“全断面预应力短锚索+关键部位长锚索加强支护+注浆”为核心的差异化支护方案,现场监测表明,新支护方案可有效控制围岩变形,保证巷道在使用期间的稳定性。
  • 关键词

    软岩3DEC裂隙分布巷道大变形原因围岩控制

  • 文章目录
    0引言
    1.工程背景
    1.1工程地质概况
    1.2变形特征
    2. 巷道围岩裂隙分布及失稳机理
    2.1数值计算模型
    2.1.1模型建立及相关参数
    2.1.2围岩裂隙分布特征
    2.2裂隙区形成原因分析
    2.2.1围岩主应力比值及矢量分布
    2.2.2围岩剪胀与大变形
    2.3围岩裂隙区范围及钻孔窥视
    2.4巷道围岩失稳机理分析
    3. 巷道围岩稳定性控制
    3.1基本控制思路
    3.2新支护方案及相关参数
    3.3新旧支护方案模拟效果分析
    3.4支护效果分析
    4.结论
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