直墙半圆拱形巷道变形破坏影响因素分析下载

weixin_39821620 2020-10-02 07:30:41

通过对巷道变形破坏特征进行分析,选取侧压系数λ、围岩垂直压力p、岩体的黏聚力C、岩体的内摩擦角φ、岩体的单轴抗拉强度σ_t等5个主控因素,经过正交试验设计,研究它们对直墙半圆拱形巷道的变形破坏影响程度。试验结果表明:对直墙半圆拱形巷道围岩塑性区体积的影响大小为内摩擦角>侧压系数>垂直应力>黏聚力>抗拉强度;对直墙半圆拱形巷道综合变形量影响大小为抗拉强度>内摩擦角>侧压系数>黏聚力>垂直应力。
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通过对巷道变形破坏特征进行分析,选取侧压系数λ、围岩垂直压力p、岩体的黏聚力C、岩体的内摩擦角φ、岩体的单轴抗拉强度σ_t等5个主控因素,经过正交试验设计,研究它们对直墙半圆拱形巷道的变形破坏影响程度。试验结果表明:对直墙半圆拱形巷道围岩塑性区体积的影响大小为内摩擦角>侧压系数>垂直应力>黏聚力>抗拉强度;对直墙半圆拱形巷道综合变形量影响大小为抗拉强度>内摩擦角>侧压系数>黏聚力>垂直应力。

选取矩形、梯形、直墙半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、直墙半圆加反拱形6种常用采区巷道断面形状进行数值模拟分析,研究不同巷道断面形状开挖后位移分布,分析表明直墙半圆拱形巷道变形量最小,且加设反拱后对于减少底鼓量效果明显。选取矩形和直墙半圆拱形断面作为代表断面,分析不同埋深H及侧压力系数λ对采区巷道变形特征、围岩应力影响。在此类围岩条件下,当采区巷道埋深小于400m、侧压力系数小于1.6时,矩形巷道和直墙半圆拱形巷道围岩变形量差距较小,此时可以选择矩形巷道断面以满足经济性要求。

为保证红一煤矿半煤岩巷道围岩的稳定及煤矿安全开采,以红一煤矿运回联巷为工程背景,运用钻孔探测及数值模拟的方法,研究了试验段巷道顶板内部裂隙发育规律,并对比分析矩形断面和直墙半圆拱形巷道围岩塑性区及位移分布特征。研究结果表明:试验段巷道围岩锚固体承载结构相对较弱,直墙半圆拱形断面受力优于矩形断面,且直墙半圆拱形断面巷道变形小于矩形断面巷道变形。现场实测验证了以上观点。

以某矿沿底留顶煤回采巷道为研究对象,采用理论分析和FLAC2D数值模拟为主要方法,分析了矩形、直墙半圆形和圆形3种断面形状对巷道围岩塑性区发育特征、应力分布特征和围岩变形特征的影响。直墙半圆拱形断面与圆形断面比较而言,围岩塑性区发育范围、应力分布特征和变形特征降低程度减小;针对沿底留顶煤回采巷道而言,直墙半圆拱形断面是较优断面形式。

为研究斜梯形和直墙半圆拱形巷道断面对煤岩互层巷道的适应性,得到巷道断面的支护参数的优化方案,进行了相似模拟试验和数值模拟试验研究,改进后的巷道断面和支护参数利用钻孔探测进行检验.结果表明:斜梯形巷道断面对于煤岩互层巷道适应能力差,直墙半圆拱形巷道的水平应力和垂直应力同比斜梯形巷道小2倍以上,更适用于煤岩互层顶板;对直墙半圆拱形巷道进行了3种支护方案的模拟,确定最终的间排距为800 mm×800 mm;钻孔探测发现改进后的方案裂隙、破碎带大幅度减小.

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