采动影响巷道弱胶结层状底板稳定性分析与控制对策

TD353; 针对弱胶结层状底板巷道在强烈采动影响下的非对称性变形失稳问题,以梅花井矿工作面辅助运输巷为工程背景,综合采用现场调研、理论计算、数值分析和工程试验的方法,对巷道围岩变形破坏机制和控制对策展开研究.结果 表明:井田内合煤岩系成岩程度低,胶结程度差,顶底板岩层层理发育,巷道围岩具有产生大变形的倾向.在采动影响下,巷道呈显著的非对称性变形破坏,实体煤侧肩角、煤柱侧底角和底板是大变形频发区域,巷道收敛以底臌为主;由于工作面位置的动态性和弱胶结软岩的蠕变性,巷道底臌具有典型的时空特性.基于弹性理论,建立采动影响下横观各向同性底板力学分析模型,推导获得层状底板任一点的真实应力状态,准确反映了...

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Published in煤炭学报 Vol. 45; no. 7; pp. 2667 - 2680
Main Authors 杨仁树, 朱晔, 李永亮, 李炜煜, 肖博
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083%中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083%中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京100083 01.07.2020
中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083
Subjects
弱胶结
采动影响
层状底板
非对称
差异化支护
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2020.0123

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Abstract TD353; 针对弱胶结层状底板巷道在强烈采动影响下的非对称性变形失稳问题,以梅花井矿工作面辅助运输巷为工程背景,综合采用现场调研、理论计算、数值分析和工程试验的方法,对巷道围岩变形破坏机制和控制对策展开研究.结果 表明:井田内合煤岩系成岩程度低,胶结程度差,顶底板岩层层理发育,巷道围岩具有产生大变形的倾向.在采动影响下,巷道呈显著的非对称性变形破坏,实体煤侧肩角、煤柱侧底角和底板是大变形频发区域,巷道收敛以底臌为主;由于工作面位置的动态性和弱胶结软岩的蠕变性,巷道底臌具有典型的时空特性.基于弹性理论,建立采动影响下横观各向同性底板力学分析模型,推导获得层状底板任一点的真实应力状态,准确反映了层状底板非对称应力分布特征.根据摩尔-库伦准则,获得层状底板破坏判据,采用Matlab计算得到底板非对称马鞍形破坏形态.上覆岩层关键岩块回转变形所产生的偏载效应使围岩主应力方向发生偏转,主应力偏角越大,塑性区非对称性扩展越显著,围岩破坏具有显著的方向性,垂直于最大主应力方向围岩破坏程度更大.针对强采动弱胶结层状底板非对称破坏特征,提出基于破碎区修复、塑性区加固、弹性区承载的底板分区差异化支护技术.工程实践表明,支护系统很好的适应了围岩非对称应力环境,围岩变形得到有效控制.
AbstractList TD353; 针对弱胶结层状底板巷道在强烈采动影响下的非对称性变形失稳问题,以梅花井矿工作面辅助运输巷为工程背景,综合采用现场调研、理论计算、数值分析和工程试验的方法,对巷道围岩变形破坏机制和控制对策展开研究.结果 表明:井田内合煤岩系成岩程度低,胶结程度差,顶底板岩层层理发育,巷道围岩具有产生大变形的倾向.在采动影响下,巷道呈显著的非对称性变形破坏,实体煤侧肩角、煤柱侧底角和底板是大变形频发区域,巷道收敛以底臌为主;由于工作面位置的动态性和弱胶结软岩的蠕变性,巷道底臌具有典型的时空特性.基于弹性理论,建立采动影响下横观各向同性底板力学分析模型,推导获得层状底板任一点的真实应力状态,准确反映了层状底板非对称应力分布特征.根据摩尔-库伦准则,获得层状底板破坏判据,采用Matlab计算得到底板非对称马鞍形破坏形态.上覆岩层关键岩块回转变形所产生的偏载效应使围岩主应力方向发生偏转,主应力偏角越大,塑性区非对称性扩展越显著,围岩破坏具有显著的方向性,垂直于最大主应力方向围岩破坏程度更大.针对强采动弱胶结层状底板非对称破坏特征,提出基于破碎区修复、塑性区加固、弹性区承载的底板分区差异化支护技术.工程实践表明,支护系统很好的适应了围岩非对称应力环境,围岩变形得到有效控制.
Author 肖博
李永亮
杨仁树
朱晔
李炜煜
AuthorAffiliation 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083%中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083%中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京100083
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Issue 7
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Title 采动影响巷道弱胶结层状底板稳定性分析与控制对策
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