基于地質與地質力學理論的大柳礦井底車場運輸大巷圍巖穩(wěn)定性預測研究.pdf

1、井底車場運輸大巷是保證礦井能夠安全生產(chǎn)的關鍵部分,也是運輸系統(tǒng)正常工作的可靠保證,到目前為止,井底車場主運輸巷道的支護工程多是根據(jù)現(xiàn)有支護理論和工程經(jīng)驗進行的。本文旨在根據(jù)巷道圍巖的地質特征,運用地質力學分類評價、理論分析、數(shù)值模擬等方法,研究大柳礦井底車場主運輸巷道的圍巖穩(wěn)定性。通過對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。結合巖芯的地質特征,運用巖體力學及地質力學分類的方法確定出巖體的 RMR值,

2、并據(jù)此對運輸大巷的圍巖穩(wěn)定性進行分類評價,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值導出巖體強度參數(shù)的減小因子RF,RF結合由巖芯物理力學試驗得出的巖石強度得到巖體的準巖體強度參數(shù)。通過運用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),巷道圍巖的水平應力、水平位移均逐漸減小,但是隨著裂隙密度的進一步減小(

3、裂隙間距的進一步增大),巖體水平應力,水平位移的減小幅度逐漸降低,當節(jié)理裂隙間距從4m增加到5m時,巖體的水平應力與位水平位移沒有發(fā)生明顯的變化,當節(jié)理裂隙節(jié)理間距增加到5m以上時對巷道圍巖的穩(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°,巷道圍巖的應力,位移逐漸出現(xiàn)不對稱分布,巷道左端頂板的應力、位移明顯高于右端頂板,而右端底板的應力、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,特在此基礎上對大柳礦井底車場主運輸巷道的支護結構進行優(yōu)化,以支護結構的的不對稱來平衡這種應力、位移分布的不對稱性,從而使巷道趨于穩(wěn)定。通過運用 FLAC3D軟件的Cpower蠕變模型,研究了時間因素對巷道圍巖長期穩(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、底板的各個蠕變周期的長度并不一致,而且在運輸大巷的使用年限內(nèi)蠕變均不會停止,因此需要持續(xù)且及時的對