基于流变分析的软岩回采巷道全程变形规律研究.pdf

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1、第18卷第4期中国矿业Vo1．18，No．42009年4月CHINAMININGMAGAZINEApril2009嘲基于流变分析的软岩回采巷道全程变形规律研究南培珠，宋永杰，王金安(1．中国矿业大学(北京)，北京100083；2．北京科技大学，北京100083)摘要：由于巷道围岩的流变特性，掌握和预测软岩巷道变形规律，对于巷道支护和整个巷道在服役期间的安全性就显得非常重要。本文采用单轴分级加载条件下的流变试验、理论推导及现场监测结果，运用遗传算法，选择和确定合理的流变模型和参数，建立了巷道围岩流变力学模型，确定出巷道流变产生的位移量的大小，结合现场监测

2、，最终准确得到软岩巷道在不同服役期的全过程变形规律。关键词：流变分析；软岩巷道；全过程；变形中图分类号：TD322文献标识码：A文章编号：1004—4051(2009)O4—0062-04StudyonthedeformationlawinthecompleteservicestageofroadwayinsoftrockbasedonrheologicaianalysisNANPei—zhu，SONGYong-jie，WANGJin-anz(1．ChinaUniversityofScienceandTechnology(Beijing)，Beijin

3、g100083，China；2．UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China)Abstract：Duetotherheologicpropertiesofsurroundingrockmass，itisofgreatsignificancetOunder—standandpredicttheroadwaydeformationinbothroadwaysupportpracticeandthesafetyofroadwayinthewholeservicestage．Inthis

4、paper，themulti～stageloadcreeptestswereselectedtodeterminethecreepproperty，andthegeneticalgorithmwasemployedforestablishingtheparametersrequiredinthecreepme—chanicmode1．Combinedwithsitemonitoring，thedeformationinducedinthecompleteprocessofroadwayinthesoftrockMasswasaccuratelydesc

5、ribed．Keywords：rheologicalanalysis；roadwayinsoftrock；completeprocess；deformation在矿山回采巷道围岩具有软岩特性的条件下，已经进入回采阶段，S146工作面正在开掘，此次研如何掌握和预测巷道变形规律，对于巷道设计和整究以S136工作面作为研究对象。$136采面位于技个巷道在服役期间的安全是十分重要的。国内外对改井二区段南翼，主采煤层为6煤，其中运输巷埋于软岩巷道变形规律的研究[1]，通常通过现场监深207m，断面面积为12．6m，巷道支护形式为锚测等手段来获得，并且局限于巷道在

6、一定阶段的变网支护，顶板采用直径16mm、长度2．0m的金属锚形规律，而对于巷道全过程的位移变形规律及流变杆，两帮为1．8m的竹锚杆，锚杆间排距为800mm位移研究的较少。本研究综合考虑了现场监测，及×900mm。巷道周围岩体主要岩性见表1所示。岩石流变性等因素，得到了软岩巷道从开挖到最终S136工作面巷道顶底板均为软岩，性质较弱，回采破坏整个过程中的位移变形规律，因而结果更加上矿区的煤质较脆，易碎，致使帮部强度不高。加实际和接近工程实际。并为类似软岩巷道的研在采掘影响下，大多将处于强度破坏阶段，其承载究，提供了一定的研究思路。能力已经很小，维护不当时

7、，极易发生劈裂式片1工程背景帮、掉包、顶板下沉等失稳现象。宁夏石沟驿煤矿技改井共有两组工作面，分别再加之，随着巷道的埋深增加，地应力也不断为S136工作面和S146工作面。其中，S136工作面增加，煤质软弱围岩位移变形的时间效应进一步增强_4]。为了研究该软岩巷道在服役期间全过程的位移变形规律，对巷道位移(图1～2所示)和锚杆收稿日期：2009一O2一O8作者简介：南培珠(1966一)，男，中国矿业大学(fit京)在读博士。力(图3)进行了现场监测(以运输巷为例)。第4期南培珠等：基于流变分析的软岩回采巷道全程变形规律研究63宁夏石沟驿煤矿$136工作

8、面，采用普通杠杆式流变仪，对煤进行了单轴分级加载条件下的流变实验，岩样规格为~50mm×lOO