基于地質(zhì)與地質(zhì)力學(xué)理論的大柳礦井底車場(chǎng)運(yùn)輸大巷圍巖穩(wěn)定性預(yù)測(cè)研究.pdf

1、井底車場(chǎng)運(yùn)輸大巷是保證礦井能夠安全生產(chǎn)的關(guān)鍵部分,也是運(yùn)輸系統(tǒng)正常工作的可靠保證,到目前為止,井底車場(chǎng)主運(yùn)輸巷道的支護(hù)工程多是根據(jù)現(xiàn)有支護(hù)理論和工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的。本文旨在根據(jù)巷道圍巖的地質(zhì)特征,運(yùn)用地質(zhì)力學(xué)分類評(píng)價(jià)、理論分析、數(shù)值模擬等方法,研究大柳礦井底車場(chǎng)主運(yùn)輸巷道的圍巖穩(wěn)定性。通過對(duì)圍巖鉆孔所取巖芯的分析研究,發(fā)現(xiàn)巷道圍巖的裂隙發(fā)育、貫通,巖體的完整性較差。結(jié)合巖芯的地質(zhì)特征,運(yùn)用巖體力學(xué)及地質(zhì)力學(xué)分類的方法確定出巖體的 RMR值,

2、并據(jù)此對(duì)運(yùn)輸大巷的圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分類評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)巷道圍巖屬于不穩(wěn)定圍巖,自穩(wěn)能力弱。依據(jù)巖體的 RMR值導(dǎo)出巖體強(qiáng)度參數(shù)的減小因子RF,RF結(jié)合由巖芯物理力學(xué)試驗(yàn)得出的巖石強(qiáng)度得到巖體的準(zhǔn)巖體強(qiáng)度參數(shù)。通過運(yùn)用ANSYS、 FLAC3D等有限元模擬軟件,研究了節(jié)理裂隙密度(裂隙間距)、巖層傾角等因素對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn)隨著巖體節(jié)理裂隙密度的減小(裂隙間距增大),巷道圍巖的水平應(yīng)力、水平位移均逐漸減小,但是隨著裂隙密度的進(jìn)一步減小(

3、裂隙間距的進(jìn)一步增大),巖體水平應(yīng)力,水平位移的減小幅度逐漸降低,當(dāng)節(jié)理裂隙間距從4m增加到5m時(shí),巖體的水平應(yīng)力與位水平位移沒有發(fā)生明顯的變化,當(dāng)節(jié)理裂隙節(jié)理間距增加到5m以上時(shí)對(duì)巷道圍巖的穩(wěn)定性不再產(chǎn)生明顯的影響;并且隨著巷道圍巖的巖層傾角從0°增加到45°,巷道圍巖的應(yīng)力,位移逐漸出現(xiàn)不對(duì)稱分布,巷道左端頂板的應(yīng)力、位移明顯高于右端頂板,而右端底板的應(yīng)力、位移明顯高于左端底板,且隨著傾角的不斷增大這種現(xiàn)象就愈發(fā)顯著,巷道也更加趨于

4、不穩(wěn)定。為此,特在此基礎(chǔ)上對(duì)大柳礦井底車場(chǎng)主運(yùn)輸巷道的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,以支護(hù)結(jié)構(gòu)的的不對(duì)稱來平衡這種應(yīng)力、位移分布的不對(duì)稱性,從而使巷道趨于穩(wěn)定。通過運(yùn)用 FLAC3D軟件的Cpower蠕變模型,研究了時(shí)間因素對(duì)巷道圍巖長(zhǎng)期穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn)巷道圍巖,無論是頂板、巷幫、底板的變形都會(huì)經(jīng)歷加速蠕變期、減速蠕變期及穩(wěn)定蠕變期。但是頂板、巷幫、底板的各個(gè)蠕變周期的長(zhǎng)度并不一致,而且在運(yùn)輸大巷的使用年限內(nèi)蠕變均不會(huì)停止,因此需要持續(xù)且及時(shí)的對(duì)