滑动构造区极松散煤巷围岩大变形控制机制试验研究

被引:23
作者
王兴开 [1 ,2 ]
谢文兵 [1 ]
荆升国 [2 ]
苏致立 [2 ]
李路恒 [2 ]
鹿利恒 [2 ]
机构
[1] 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室
[2] 中国矿业大学矿业工程学院
基金
国家重点研发计划;
关键词
采矿工程; 重力滑动构造; 极松散煤体; 相似模拟试验; 大变形; 围岩控制;
D O I
10.13722/j.cnki.jrme.2017.0999
中图分类号
TD353 [巷道支护];
学科分类号
0819 ;
摘要
为研究滑动构造区极松软煤层巷道围岩大变形控制机制,综合运用现场调研、理论分析、数值模拟和物理模拟试验等方法,分析极松软煤层巷道支护–围岩系统失稳机制,自主设计大比例尺真三维锚固模型试验系统,并对比研究巷道在低预应力锚杆配合钢塑网护表、高预应力锚杆配合钢塑网与钢筋编织网联合护表2种围岩控制条件下,经受掘进、采动影响过程中围岩应力、锚杆锚固力、围岩体变形的演化规律。结果表明:(1)巷道围岩失稳模式为:锚杆之间松软煤体是锚固作用薄弱区,在围岩载荷作用下首先发生破坏,逐渐产生极不均匀大变形,继而引起锚固围岩系统整体渐进失稳。(2)掘进影响阶段,巷道围岩变形量较小,在较差的围岩控制条件下,巷道浅部01.64 m范围围岩径向应力、切向应力出现不同程度降低;而支护初期施加较高的锚杆预紧力和护表强度,可以直接有效地提高巷道浅部围岩的应力水平,使得锚固体具有较强承载能力,巷道浅部围岩应力降低程度相对减小,且围岩径向应力出现降低的范围由01.64 m减小到01.24 m。经受采动影响后,锚固围岩应力增加量相对提升25.0%51.8%。(3)采动影响作用下巷道围岩迅速产生强烈变形,尤其锚杆之间围岩产生类似"锥形"的极不均匀大变形区域。在较差锚固作用条件下,浅部围岩不断破碎、局部流失,锚杆轴力急剧升高之后缓慢下降;但在较好的锚固条件下,巷道围岩完整性良好,锚杆之间围岩出现极不均衡大变形的范围明显减小,锚杆轴力急剧升高后继续稳步增加,巷道围岩整体位移量也相对减少31.9%。
引用
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