基于现场流变试验的软岩巷道变形破坏机理及支护研究.pdf

《基于现场流变试验的软岩巷道变形破坏机理及支护研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第25卷第6期中国矿业Vo1．25，No．62016年6月CHINAMININGMAGAZINEJune2016基于现场流变试验的软岩巷道变形破坏机理及支护研究～一一～．眦一一州一M一～一一～Ⅲ一～一～一．一～一一叫～一～～一～m一Ⅻ朱若军(国投新集能源股份有限公司，安徽淮南232001)摘要：软岩巷道变形破坏是煤矿深部开采软岩巷道支护的主要灾害之一。基于国投新集刘庄矿深部泥岩现场三轴流变试验和数值模拟，分析了软岩巷道变形破坏机理及支护技术。采用阻尼最小二乘法逐次线性化的间接方法，利用非线性流变力学模型，拟合得到泥岩蠕变本构方程，分析得出刘庄矿深部软

2、岩巷道的合理支护方式，即采用反底拱和全封闭的施工方式，顺层掘进的重要硐室锚杆打按方位应尽可能与层面垂直，同时进行底板锚注补强支护。关键词：软岩巷道；现场三轴流变试验；变形破坏机理；数值模拟；支护中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1004—4051(2016)06—0084—04ResearchonthedeformationandfailuremechanismofsoftrockroadwaysandsupportingtechnologybasedontriaxialrheologicalexperimentsinsiteZHURuo

3、—jun(SDICXinjiEnergyCo．，Ltd．，Huainan232001，China)一一一一～～～～一一n一一一～～一H一一～～一一=一薹目前，随着煤矿开采深度的增加，大部分煤矿随着我国浅部煤炭资源趋于枯竭及矿井开采强出现了不同程度的软岩灾害。文献统计】我国每度的不断增大，煤炭开采已由浅部逐渐向深部发展，年掘进巷道约6000km，深部软岩巷道占28～矿井进入深部开采阶段，巷道围岩地质条件更加复30，而软岩巷道的返修率则高达70以上，可见杂，地应力水平也越来越高，特别是在地质构造活动软岩巷道支护问题是困扰矿山生产和建设的难题强烈地区，残余

4、构造应力更大，在深部高应力状态下，之一，因此，国内外大量学者进行了软岩巷道的支软岩巷道围岩变形量大、变形速率快、持续时间长、流护研究]，提出了许多软岩支护理论与稳定控制技变性特别突出，流变破坏是深部高应力软岩巷道失稳术，解决了许多工程问题。破坏主要形式之一。大量的工程实践表明，深部高应力软岩巷道开挖以后，巷道围岩一般不会在短时间内发生变形破坏，而是在高应力作用下表现出显著的流收稿日期：2015lO一11变特性，致使巷道围岩在变形延续较长时间后才产生作者简介：朱若军(1974)，男，安徽安庆人，高级工程师，主要从事煤矿生产和技术管理工作。E—mail：

5、ahthzrj@163．COITI。破坏，具有明显的时效性_8l。第6期朱若军：基于现场流变试验的软岩巷道变形破坏机理及支护研究85刘庄矿泥岩等软岩层的流变特征较为显著，软一级应力加载瞬问，试样产生瞬时弹性位移，其量岩巷道变形破坏严重，破坏形式主要是巷道边墙破值随着应力水平的提高呈现增大的趋势；每一级荷坏、巷道拱腰破坏、巷道顶拱破坏、巷道底鼓等，增载下瞬时变形是总变形的主要组成部分。②蠕变加了巷道翻修成本，影响了安全生产。本文结合刘试验过程中，软岩蠕变没有呈现明显的初始蠕变强庄矿现场三轴流变试验，对软岩巷道变形破坏机理度，试验在较低的应力水平下，岩样

6、的位移就呈现进行了分析。基于流变试验结果拟合得到了泥岩随时间明显增大的特点。在较低的应力水平下呈本构方程，对变形破坏机理作了进一步研究，结合现初期蠕变的特点，在相对较高应力水平下呈现稳刘庄矿实际情况提出两种软岩支护施工方案并对态流变的特性，但其蠕变速率呈现随时间增大的趋方案进行了数值模拟，通过对比提出合理支护方式。势。③从本次试验结果看，当轴向应力在5M～1软岩巷道现场流变测试与分析6MPa时，试样呈现破坏特征，其变形速率增长非常现场流变测试取样点位于西区一760m井底车迅速，从试样加速变形至破裂，历时很短，产生宏观场掘进煤翻车机硐室的试验巷道中段泥

7、岩地层，取的裂缝及边角脱落等现象，其侧向膨胀也相当显著。样点间隔为5～8m。用直径40mm的十字形钻头(配备相同直径的钢管导向)进行钻孔，钻孑L完毕后采用静态或松动爆破进行试件周边槽的开挖，槽长l一实验数据I．J⋯模型拟合结果I广—--一2040mm，槽宽770ram，槽深lO00mm。试样共2块足I泥岩，尺寸为500ram×500mm×lO00mm(长×宽×撂7高)，分两次进行加工，在一个试样流变试验完成后K-进行第二块试样加工，试样全部需要用风钻、手式，_---__J开挖以减小对试体的扰动。打磨修正试样表面，平整度小于5mm，并用高标号水泥抹平。

8、时间／rain蠕变试验的加载方式有单级加载、分级加载两图1试样1现场流变试验蠕变结果种方式。先施加相同的围压