软岩巷道支护方案的优化研究.pdf

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1、第65卷第2期有色金属(矿山部分)2013年3月doi：10．3969／J．issn．1671—4172．2013．02．016软岩巷道支护方案的优化研究董培鑫，王强。，张占斌，张丽君(1．北方工业大学，北京100144；2．北京工业职业技术学院，北京100042)摘要：软岩具有前期阶段来压快、时间短、变形大、自稳能力差等特点，软岩巷道支护也成为一个不易攻克的难题。根据刘桥一矿二水平六采区一380m运输石门外段巷道的工程性质，设计三种支护方案，采用数值模拟方法，对不同支护形式进行比较分析，优化选择最佳的支护方案，以确保巷

2、道能够安全可靠、经济合理地进行开挖。关键词：软岩；巷道；支护参数；优化方案中图分类号：TD353文献标志码：A文章编号：1671—4172(2013)02—0064—04StudyontheoptimizationofsupportschemeforsoftrockroadwayDONGPeixin，WANGQiang。，ZHANGZhanbin，ZHANGLijun(1．NorthChinaUniversityofTechnology，Beijing100144，China；2．BeijingPolytechnicCo

3、llege，Beijing100042，China)Abstract：Softrockinearlystagehasthecharacteristicsofrapidpressure，shorttime，largedeformationandpoorstabilityetc，thusthesoftrockroadwaysupporthasbecomeadifficultchallenge．AccordingtOtheengineeringpropertiesofroadwayinLiuqiaoMine，threekind

4、sofsupportingschemesarepresented．Byusingnumericalsimula—tionmethod，differentsupportformsareanalyzedandtheoptimumsupportingschemeisselected，whichensurethattheroadwayexcavationissafe，reliable，economicandreasonable．Keywords：softrock；roadway；supportparameters；optimiz

5、ationscheme2O世纪6O年代，软岩巷道支护问题是世界性2软件介绍_2J难题之一。在矿山、铁路、公路、隧道及建筑工程等领域经常会遇到与软岩相关的复杂问题。尤其是在Midas—GTS主要用于解决地下工程隧道和岩煤矿开采中，软岩问题一直是影响安全、高效生产的层巷道开挖的有限元分析计算的问题，提供二维和重大难题之一。三维的位移分析、应力分析、应变分析、边坡稳定性分析等强大功能。该软件的最大优越性在于具有较1工程概况强大的前后处理功能，作用非常明显，因为有限元理刘桥一矿位于安徽省淮北市，井田南北长16．8论相对而言已经非

6、常成熟。km，东西宽3．8km，面积19．1km。原设计年产量根据刘桥一矿的实际工程概况，所需建立的数值为6O万t，如今开采量已经远远大于原来的年产量。模型较为简单，所以直接采用MidaS_GTS进行建模为满足需求量，六六采区的煤矿资源需尽快开采。并分析。根据工程经验，模型上边界自由加载，荷载而刘桥一矿二水平六采区一380m运输石门外段巷为上覆岩层的自重，水平方向为水平位移约束，下边道的开挖即为采区运输服务，巷道埋深386．414m，界为垂直位移约束。模型采用Mohr-Coulomb模型，周围岩体强度低，节理发育，支护困

7、难_1]。根据巷道选用理想弹塑性材料对施工过程进行模拟，建立有限变形破坏的特点，采用数值模拟方法，对多种软岩巷元模型。单元类型是四面体单元，喷射混凝土应用道的支护方式进行比较分析，优化选择，以确定最理MidaS_GTS给出板单元，锚杆类型为树脂端部锚固锚想的支护方案。杆，每根锚杆划分为三个节点，为植入式桁架类型，此单元节点与围岩节点不相耦合，但在进行计算时，程作者简介：董培鑫(1987一)，女，硕士，岩土工程专业，主要研究方向序会自动选择与锚杆端部节点最近的点进行力和位为矿山安全及巷道支护。移的传递，从而实现锚杆内力的计

8、算。同时，巷道开第2期董培鑫等：软岩巷道支护方案的优化研究65挖通过Midas—GTS的激活和钝化功能来实现。一880m运输石门外段巷道的断面设计，巷道尺寸具体数据为巷道宽3m，直墙高1．6m，拱高0．7m，3模型参数确定埋深386．414m。原岩应力场11．06MPa，荷载为模型所采用的具体力学参数均来自实测，其中