巷道掘进对上水平巷道稳定性的影响分析.pdf

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1、第11卷第4期矿业工程2013年8月MiningEngineering21·岩土工程·巷道掘进对上水平巷道稳定性的影响分析邓静盛建龙王明旭黎钜宏王淇(1．武汉科技大学冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室；2．武汉交通职业学院，湖北武汉430081)摘要：通过采用ANsYS—Workbench软件建立巷道掘进的几何模型，分别采取4种掘进方案研究巷道掘进对上水平所研究巷道稳定性产生的影响，得出巷道掘进会导致上水平巷道应力集中、应变增大的结论I对上水平巷道进行锚喷支护后，上水平巷道稳定性有明显改善。

2、关键词：巷道；稳定性；影响；锚喷支护中图分类号：TD353．6文献标识码：A文章编号：1671—8550(2013)04—0021—03高是巷道宽度的1／3，以拱两端和拱高点3处作椭0引言圆，形成“三椭拱”巷道。依据圣维南原理将数值巷道掘进会使矿区岩体的原有平衡遭到破坏，模型尺寸定为47000mm×5000mm×掘进后巷道前方某些区域会出现新的塑性区、破裂65000mm。在ANSYS软件Workbench界面中建区，巷道处原有矿岩体的支撑压力会向矿体内部移立3个水平的巷道、矿体、喷层和锚杆，进行了相

3、动，使该区域地应力重新分布，容易出现应力集中应的材料物理力学参数的赋值，见图1。区域，导致冲击地压显现，可能造成设备损坏、人该模型上边界表面施加荷载为25MPa，下边员伤亡、巷道跨落等严重后果。巷道掘进不仅会改界取全约束位移边界条件，左右方向的位移约束前变该掘进巷道顶底板、边帮等处的地应力分布状后方向的位移约束都为0，还有模型的自重应力态[1]，而且不同掘进方式中，下一水平的巷道掘进场。划分网格时，围岩的网格尺寸为1200mm，对上水平的巷道稳定性同样存在一定的影响。为了锚杆尺寸为10mm，喷层尺寸

4、为200mm，研究区保证在下水平巷道掘进过程中上水平巷道的稳定域的网格划分较密，其它部位相对稀疏。数值模型性，本文通过ANsYS—Workbench建模，对1、网格划分完毕共有370869个单元，507828个节2、3三个水平的巷道掘进提出4种掘进方案，分点，见图2。别针对不同水平巷道掘进可能对上水平巷道稳定性造成的影响进行数值模拟，分析了4种方案中巷道掘进对所研究的1水平巷道应力、应变大小的影响，为优化巷道掘进提供参考。1建模模拟的该矿分段高17．5In，进路间距15rn，井下进路三心拱巷道的尺寸

5、为3960mm×3680mm，为了进一步提高三心拱巷道的应用，特在三心拱巷道的基础上进行改进。具体方法是拱图1巷道拥进完毕的数值模型图收稿日期，2o13一o3一o92巷道掘进及支护作者简介I邓静(1986一)，女(汉族)，山东威海人，武汉科技大学，冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室硕士研究2．1掘进方案生t主要从事岩土工程边坡稳定性分析方向的研究。为充分分析巷道掘进对上水平巷道稳定性影响22矿业工程第11卷第4期情况，现提出4种掘进方案：方案2：对下水平巷道进行掘进，即2水平左边巷道掘进完毕

6、后，对所研究巷道在未进行任何支护情况下的巷道稳定性分析。方案3：2水平左、右巷道皆掘进完毕，也未对1水平巷道进行任何支护情况下的巷道稳定性分析。方案4：2、3水平巷道皆掘进完毕，但1水平巷道尚未进行任何支护。2．2巷道支护方法进行了4种掘进方案的模拟研究，分析了在掘进过程中随着下水平巷道掘进的推进对所研究巷道7∞∞∞的稳定性影响。在掘进方案4的基础上，对所研究图2巷道掘进完毕的数值模型网格图巷道进行了巷道的锚喷支护，见表1。锚杆自底板方案1：1水平巷道已经掘进完毕，是所研究1m处均匀布置，共布置11

7、根锚杆，侧帮和顶帮巷道，不进行任何支护。2水平与3水平巷道均未分别为1．8和2．3131。掘进，形成未掘进情况下该研究巷道稳定性分析。表1巷道锚杆支护参数水平左边巷道的掘进释压，巷道顶板中心和拱角中3结果分析心的拉压应力出现减小。然而2水平右边巷道掘进3．1应力及应变分析的进行完毕，对所研究巷道的稳定性产生了不利影针对上述4种掘进方案建立模型，分别进行数响，顶板中心的拉应力出现了增大，拱角中心的压值模拟，得出4种方案中巷道掘进对1水平巷道顶应力略微增大，变化不太明显；3)在3水平的巷道板中心与拱角中

8、心的最大主应力、最大主应变大小掘进完毕后，所研究巷道顶板中心的拉应变和拱角如表2。中心的压应力都变化较大，是4种掘进方案中对所表2各掘进方案中上水平巷道应力、应变研究巷道产生不利影响最大的一种掘进方案。上水平巷道顶板中心上水平巷道拱角中心3．2巷道支护对巷道稳定性产生的影响分析掘进方案最大主应变最大主应力最大主应变最大主应力在方案4的基础上，对1水平研究巷道进行锚／m／MPa／m／MPa喷支护后，巷道稳定性得到了较大改善，见表3。在表3中对巷道进行锚喷支护后巷道顶板中