水平构造应力对深部巷道稳定性影响研究及应用.pdf

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1、能源技术与管理2016年第41卷第3期10EnergyTechnologyandManagementV01．41No．3doi：10．3969／jissn．1672—99432016．03．003水平构造应力对深部巷道稳定性影响研究及应用曹建军(1．安徽理工大学，安徽淮南232001；2．中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400037；3．瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆400037)[摘要]以淮南矿区某矿一8l7．0m水平井底车场为工程背景，对该井底车场的构造应力进行了分析，结果认定，该井底车场以水平构造应力为主。利用FLAC。”数值分析软件，对巷道轴向与最大水平应力呈不同夹角时

2、深井巷道围岩变形破坏规律和主要表现形式进行了模拟研究，结果表明，巷道轴向与最大水平应力所呈夹角<30。时其稳定性相对较好；30。～90。范围内随着夹角的增大围岩变形量及顶部和底部塑性区均显著增大，深部软岩巷道变形破坏的主要表现形式是底鼓。根据模拟结果，设计和确定了针对该井底车场巷道布置条件下的支护方式和支护参数。[关键词]深部巷道；水平构造应力；主应力方向；底鼓；墙角锚杆；高强度锚网支护[中图分类号]TD353．6[文献标识码]A[文章编号]1672-9943(2016)030103运动主要发生在印支、燕山期。区域构造是在南北0引言向的推挤作用下，构成了两翼对冲推覆构造格局。地应力是存在于地壳

3、中的天然应力，其大小复向斜内部，地层倾角平缓，一般为9。～19。，为一和方向对巷道围岩稳定性有很大影响。为确定工系列宽缓的褶皱。该矿岩层形成于石炭纪和二叠程岩体力学属性、进行围岩稳定性分析以及实现纪，以砂岩、页岩、泥岩等岩性为主，经历过多次的地下工程开挖设计的科学化，必须测量巷道围岩挤压和剪切等构造运动的作用，使岩层具有泥质应力并研究其分布规律。大量的地应力测量和研胶结、软弱破碎的特点，并且赋存了较高的残余构究结果表明，深部岩层中水平构造应力普遍大于造应力。垂直应力，且具有明显的方向性，是影响巷道顶底根据长期的岩石力学性质测试结果统计，该板稳定性的重要因素之一[1]。对于矿山T程设计矿岩石物理

4、力学性质指标为：铝质泥岩、泥岩、砂而言，矿山总体布置的确定，采矿方法的选取，巷质泥岩、泥质砂岩在自然含水量状态下的单轴抗道和采场的最佳断面形状、断面尺寸、开挖步骤、压强度在1．4～58．5MPa之间，一般在3．3～7．9MPa支护形式、支护结构参数、支护时间等的确定，都之间，抗拉强度在0．43～10．4MPa之问，抗剪强度需要以掌握具体工程区域的地应力为前提条件[4]。在2．1～10．9MPa之间；砂岩的胶结物以泥质为主，因此，在原岩应力场一定时，对巷道轴向与水平构故强度偏低。造应力呈不同夹角时对深部软岩巷道围岩稳定性1．2地应力分布特征的影响进行研究具有重要意义。为了摸清该矿的地应力分布规律

5、，选择在该矿中央风井一817．0m水平井底车场进行了现场1工程地质概况地应力测试，测试结果如表1所示。1．1深部巷道围岩地质条件特征表1—817．0m井底车场主应力大小及方向淮南矿区某矿所在煤田为新生界松散层覆盖的全隐蔽区，为近东西向的盆地构造形式，盆地南北两侧对冲形成叠瓦状的推覆构造，盆地内部则为较宽缓的呈北西西向的向斜构造。煤田的构造地应力测试结果表明，测孔区最大水平主应力为l9．95MPa、26．01MPa、23．40MPa，垂直应力基金项目：中煤科工集团重庆研究院有限公司青年刨新基金项目(2013QNJJ036)；‘两江学者’计划专项经费资助为24．O1MPa、23．11MPa、22．

6、03MPa，应力水平较([2013]渝九证字第1406号)高；最大水平主应力方位角为350．9。、310。、330。能源技术与管理2016年第41卷第3期12EnergyTechnologyandManagementV01．41No．3超高强锚杆~22×2500mill拟结果相符；30d后围岩变形速度开始减缓，35d间排距800mrll×800Inn，17根以后变形速度为0．6mm／d且最终趋于稳定。由此3∞可以说明，该支护方案有效控制了高应力软岩巷O道的强烈变形，维持了巷道的稳定，同时也验证了对最大水平应力与巷道轴向呈不同夹角的情况进行数值模拟分析研究，能够起到很好的指导、参考作用。4结论通

7、过Flac。对深井软岩巷道所受最大水平应力与巷道轴向呈不同夹角的情况进行模拟，得出不同夹角条件下软岩巷道的围岩变形破坏规律和主要表现形式，并成功应用于深部巷道支护工程实践，保持了巷道围岩的稳定性，效果良好。研究图3巷道支护断面的主要结论：①在深部矿井形成以水平构造应力锚杆：22×2500mm，屈服强度盯h≥7o0MPa，为主的应力场分布，对深部巷道尤其是软岩巷道延伸率8s≥10％，杆体外螺纹采用等