礦山巷道圍巖松動范圍演化規(guī)律研究.pdf

1、隨著煤炭資源消耗量的持續(xù)攀升,我國煤炭行業(yè)迅速崛起,這使得礦井建設(shè)任務(wù)顯得尤為重要。煤礦的井巷工程量和投資約占整個礦井工程量和投資的三分之一,合理有效的支護(hù)方式有利于提高掘進(jìn)速度,降低支護(hù)和維護(hù)費(fèi)用。開展礦山巷道松動范圍演化規(guī)律研究具有重要的理論意義,對礦山可持續(xù)發(fā)展具有重要的工程應(yīng)用價值。本文基于巷道圍巖變形破壞的基本機(jī)理,建立理論計(jì)算模型,通過理論計(jì)算和數(shù)值模擬分析道圍巷巖松動范圍的演化規(guī)律。主要研究內(nèi)容及結(jié)論有:
　　(1)

2、通過對巷道圍巖變形破壞機(jī)理的分析以及大量的現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn),巷道圍巖的變形破壞主要為斷面收縮、片幫、冒落和底鼓。根據(jù)圍巖的破壞機(jī)理可將其基本破壞形式可歸納為拉裂破壞和剪切破壞。
　　(2)運(yùn)用彈性理論計(jì)算出圓形巷道圍巖的應(yīng)力特征,依據(jù)Hoke-Brown屈服準(zhǔn)則推導(dǎo)出圓形巷道圍巖松動范圍的理論計(jì)算公式。通過理論公式計(jì)算圓形巷道在不同側(cè)壓力情況下松動范圍的演化規(guī)律可知,在側(cè)壓力系數(shù)小于1時,巷道兩幫松動范圍明顯大于頂?shù)装?隨著側(cè)壓力系數(shù)

3、的不斷增加,兩幫松動范圍逐漸減小,頂?shù)装逅蓜臃秶粩鄶U(kuò)大,當(dāng)側(cè)壓力系數(shù)大于1時,頂?shù)装逅蓜臃秶黠@大于兩幫松動范圍。
　　(3)利用FLAC數(shù)值模擬軟件分別對實(shí)際工程中常用的拱形和矩形巷道進(jìn)行模擬,得到其圍巖松動范圍演化規(guī)律。對于拱形巷道,底板角部由于應(yīng)力集中松動范圍較大,頂部松動范圍較小;矩形巷道在四個角部都會出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,在相同條件下,矩形巷道角部的松動范圍明顯較大。通過對不同形狀的巷道進(jìn)行模擬發(fā)現(xiàn),無論什么形狀的巷道,在