锚杆注浆联合支护大断面煤仓硐室围岩稳定性研究.pdf

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1、第23卷第3期湖南科技大学学报(自然科学版)Vol.23No.32008年9月JournalofHunanUniversityofScience&Technology(NaturalScienceEdition)Sept.2008锚杆注浆联合支护大断面煤仓硐室围岩稳定性研究张华伟1,彭文庆2,3(1.湖南省湘煤集团金竹山矿业公司,湖南冷水江417500;2.煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;3.湖南科技大学能源与安全工程学院,湖南湘潭411201)摘要:以土朱矿井煤仓硐室为例,运用松动圈理论和组合拱理论分别计算

2、了硐室围岩稳定性系数,2种理论计算得到硐室围岩稳定性系数均大于1.1,证明了锚杆注浆联合支护设计参数符合硐室围岩安全稳定的要求.运用FLAC4.0数值模拟软件计算分析了大断面硐室围岩的稳定性,建立了无支护、锚杆支护、锚杆注浆联合支护3种模拟方案,分别分析了3种方案时硐室围岩的变形情况,模拟结果显示锚杆注浆联合支护的巷道顶底板和两帮收敛量都较小,底鼓量也较小,能保证该巷道围岩的长期稳定.最后运用工程类比法确定采用锚杆注浆联合支护方案,并通过后期现场观测,证明锚杆注浆联合支护效果良好,能够保证硐室围岩的长期安全稳定.图4,参7.关键词:

3、大断面;煤仓硐室;围岩稳定性;数值模拟;锚杆注浆联合支护中图分类号:TD31文献标识码:A文章编号:1672-9102(2008)03-0014-04土朱矿井位于金竹山矿区南段中部,为涟邵矿业工程中主要的技术难题之一,因此,进行合理支护设集团金竹山实业有限公司之骨干矿井,1970年建成投计与施工具有重要意义.产,设计生产能力40万吨/年,矿井为平硐暗斜井开1围岩失稳理论分析拓,一水平标运输大巷标高为-50m,二水平运输大巷标高为-250m,目前矿井正处于水平接替时期.-50m隧道及地下工程的围岩安全性评价所关注的是水平硐室包括翻车机

4、硐室、煤仓以及给煤机硐室.-50围岩中破坏区和危险区的范围、深度、形成的机理以m翻车机硐室长9m,净宽6m,净高5.6m,净断面及危险状态在施工过程中的演化特性.在这个状态恶230.96m.在重车进车方向设单道阻车器,在空车出车化直至破坏的过程中,需要不断地根据应力或变形信方向设爬车机,补偿高差2.0m.-50m煤仓全高17息来评价围岩的稳定性状态.运用突变理论来研究围m,仓高13.2m,有效储煤高度9m,煤仓直径4.6m,有岩体的失稳判据问题,主要是用来阐述系统中某些变3效容积150m.-50m煤仓给煤机硐室位于煤仓出煤量为何从连

5、续逐渐变化导致系统状态的突然变化,据口下部平台,平台高1.8m,宽3.6m,长3.2m,平台下此理论可以给出岩体的塑性体积判据.煤仓中线底板高度2m.煤仓直径4.6m,开挖直径5.61.1岩石稳定性的塑性体积判据m,浇注混凝土厚度为0.5m.该硐室埋深约400m,围岩主要为泥质粉砂岩,由据塑性岩石力学理论和现有的室内岩石压缩试于硐室跨度大,施工工艺复杂,硐室开挖后,应力重新验结果,岩石在进入塑性软化后,常伴随有体积扩容分布,会发生局部范围的应力集中,围岩塑性变形严形式的塑性体积,同时,还可发现一定的软化状态对应重,承载能力急剧下降,

6、在较小的采动影响下,就有片着一定的塑性体积应变,据此,给出一个通过岩塑性体P帮和冒顶现象发生,造成支护极为困难,是矿井延深积变化量ε来表达的岩石稳定判据[1],其表达式为:V收稿日期:2008-03-28基金项目:国家自然科学基金资助项目(50674045)作者简介:张华伟(1965-),男,湖南涟源人,工程师,主要从事矿山安全研究.14P自重考虑,模型两侧面施加随深度变化的水平压应(ε)fVS=.P力,模型下表面垂直位移固定,左右两侧水平位移固εVP定.网格划分见图1所示.式中:S为岩石稳定性系数;(ε)f为岩石达到残余破VJOB

7、TITLE:(10*1)FLAC(Version4.00)P6500LEGEND坏强度时的永久性塑性体积应变;εV为各种应力状态11-Jul-0717:125500step0-1.000E+01

8、c.lvlinneapolis,MinnesotaUSA-0.5000.5001.5002.5003.5004.5005.5006.500(10*1)[2]会失稳,因此应建立岩石工程系统的破坏判据.图1数值模型网格划分图Fig.1Gr