煤矿并下巷道矿压显现规律及控制研究.pdf

第3 0 卷第7 期煤炭技术 v 0 1 ．3 0 ，N o ．0 r 7 2 0 1 1 年7 期 C o a lT e c h n o l o 盯J u l 7 ．2 0 l l 燥矿井下巷道矿压显现规律及控索I J 研究 刘华强 西南科技大学土木与建筑工程学院，四川绵阳6 2 1 0 0 0 摘要井下巷道开挖以后，围岩应力重新分布，并伴随围岩变形破坏，造成巷道损坏。运用理论分析、现场实测、实 验模拟、数值计算等方法对巷道围岩困采掘等开挖工序引起的应力场段位移场的改变规律进行了系统的研究，取 得r 一定的结论，为有效进行回采巷道围岩控制奠定了理论基础。 关键词巷道；围岩应力；实验模拟；数值计算 中图分类号T D 3 2文献标识码A文章编号1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 l1 0 7 _ o 】0 6 - 0 2 P r e s s u r eB e h a 订o ra n dC o n t r o lo fM i n eR o a d w a v L I UH u a q i a n g n c o u e g eo fB u i l d i n gE n 舀n e e r i n g ，S 0 u n l w e 吼S c i e n c eU n i v e 巧i t y ，M i a n y 蚰g6 2 1 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t A f t e rm eu n d e r 鼯D u n dt u n n e le x c a v a t i o I l ，r c ．c k8 n ．e s si sr e d i s t r i b u t e dA c c o m p a n i e db yr o c k d e f o m a t i o I l r e s u h si nr o a d w a yd a m a g e ．B yt h e o r e t i c a l 蚰a l y s i s ’f i e l dm e 鹊u r e m e n t ’t e s ts i m u l a t i o 玛 h u m e r i c a lm e t h o d sm a k e sa s y s t e m a t i c s t u d yo fs t r e s sf i e l dd i s p l a c e m e n tl a wc a u s e db yr o a d w a y e x c a v a t i o n 舳dh 酗m a d es o m ep r o g r e s 8 ，w h i c hc 肋p r o V i d eat l l e o r e t i c a lb 崩sf o re 艉c t i V ea c l u a l m i n i n gr o a d w a yr o c kc o n n D L ， K e yw o r d s r o 缸1 w a y ；r o c ks t r e s s ；e x p e r i m e n t a ls i m u l a t i o n ；n u m e r i c a lc a p u l a t i o n O引言’ 煤炭是我国的主要能源，也是重要的化工原料， 在我国的一次性能源结构中煤炭所占的比重一直在 7 0 ％以上。由于我国煤矿开采的特殊地质构造环境， 我国煤矿开采以井工开采为主，井工开采巷道长度 已达5 万k m 以上，工程量巨大。由于巷道所处的地 层条件特殊复杂性，围岩性质差异很大，巷道经受强 烈的采动影响。因此，煤矿巷道的掘进与维护存在着 较大的难度，安全性差、成本高，支护费用高达巷道 施工工程费用的4 5 ％以上。因此，确定正确的巷道支 护理论，选择安全可靠的支护方法，确定合理的支护 参数以及实用高效的施工工艺具有重要的意义。 1 巷道围岩稳定性影响因素分析 围岩性质、围岩应力、围岩控制是决定巷道围岩 稳定性的三大要素。巷道的稳定性状况取决于围岩 的地质力学条件、采掘技术条件以及支护条件等。实 际工程中的回采巷道大多不具备保持自稳状态的条 件，因此，必须采取一定的围岩控制措施。然而，变形 及应力状态的不同将使围岩表现出不同的承载特性 及稳定性特征，所以，巷道围岩的控制过程是一个贯 穿围岩各个变形阶段的复杂过程；要实现对巷道围 岩的有效控制，必须正确认识围岩在各变形阶段的 稳定状态本质、掌握巷道控制的基本原理。 2 巷道稳定性控制原则 巷道开挖破坏了巷道周围岩体中原始地应力的 平衡状态，围岩应力需进行重新分布，并伴随着围岩 的变形与破坏，严重的会导致巷道围岩的大范围失稳 破坏。回采巷道两帮和顶底板往往是强度较低的煤体 或煤柱，巷道周围存在这种低强度介质或松散体，对巷 道的维护不利。回采巷道的另一特点是邻近回采工作 面，因此，在不同程度上以不同方式受到回采工作面 的采动影响，巷道围岩矿压显现更为突出。为了维护 好回采巷道，首先要掌握采区巷道的矿压显现规律， 在此基础上制订出有效的巷道矿压控制措施，其中 包括降低巷道围岩的应力，提高围岩的强度，对巷道 进行有效的支护等等。因此，分析围岩应力分布规律 及其影响因素，是预测围岩稳定性、优化巷道设计、 确定合理支护的重要依据。 3 巷道围岩控制措施 3 ．1 降低巷道围岩应力 围岩应力、围岩强度和支护状况是决定巷道围岩 稳定性的主要因素，与此对应，降低巷道围岩应力、改 善围岩力学特性，采取合理支护措施是巷道围岩控制 的基本思路。 1 使巷道处于低压区是有效减轻巷道受压的 重要措施，其中包括用沿空巷道、进行跨巷回采、掘 前预采、在采空区内形成巷道、采用宽面掘进等措 下转第1 1 l 页 收稿日期2 0 I 叶l l 1 6 修订日期2 0 1 1 ．0 4 _ 1 2 作者简介刘华强 1 9 7 8 _ 。男，山东烟台人，讲师，从事岩土工程及建筑工程方面的教学研究工作。 万方数据 第3 0 卷第7 期煤炭技术v 0 1 ．3 0 ，N o ．0 r 7 2 0 l1 年7 期 C o a lT e c h n o l o g 、， J u I y ，2 0 1 1 浅析建筑膜和膜结构建筑 黄渊，郝永池，马东祝，尹迪 河北工业职业技术学院，石家庄0 5 0 0 9 1 摘要建筑膜是2 1 世纪环保材料。膜结构建筑也是新世纪绿色建筑。文章从建筑膜的类型、特点、性能等角度展 开分析与研究，从节能、环保、安全、便捷等方面，对于膜结构建筑的特点进行分析，从而达到对建筑膜的推广与应 用。 关键词建筑膜；膜结构；膜结构建筑 中图分类号T U 8 0 4文献标识码B ’ 文章编号1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 1 1 0 7 - 0 1l l - 0 3 ●● ● n 』一_』●lt●1 A n a l V S l S0 tU 0 n S t r U C t l o nj V I e m b r a n ea n d T Ⅵe m b r a n eS t r u c t u r eC o n s t r u c t i o n H U A N GY u a n ．H A OY o n g c h i 。M AD o n g z h u ，Y I ND i lH e b e iC o I l e g eo fI n d u s t r y 蚰d ‰h n o l o g y ，S | I i j i 铊h u a n g0 5 0 0 9 l ，C h i n a A b s t r a c t C o n s t m c t i o nm e m b r a n ei sak i n d0 fe n v i r o n m e n t a U yf h e n d l ym a t e r i a l si n t w e n t y f i r s t c e n t u r y ，a n dm e | I l b r a n es t n l c t u r ec o n s t r u c t i o ni s 以s ot h eg r e e nb u i l d i n go fn e wc e n t u r y ．I nt h i s a r t i c l e ， t h et y p e ，f e a t u r e s ， p e d - 0 珊a n c ee t c ．o fc o n s t r u c t i o nm e m b r a n ea r ea n a l y z e da I l dr e s e a r c h e d ； a n df 如mt h e a s p e c t so fe n e r g ys a “n 吕 e n V i r o 舢e n t a l p r o t e c t i o r I s a f e t y ， c o n V e n i e n c e ，e t ％ t I l e c h a r a c t e r i s t i c so fm e m b r a n es t m c t u r ec o n s t l l J c t i o na r ea I l a l y z e ds o 鹄t oa c h i e v et h er o l eo fp r o m o t i o n a n da p p l i c a t i o no ft h ec o n s t r u c t i o nm e m b r a n B 一 K e yw o r d s c o n s t m c t i o nm e m b r a n e ；m e m b r a n es t r u c t u r e ；m e m b r a n es t m c t u r ec o n s t l l J c t i o n 上接第1 0 6 页3 ．3 巷道支护 施。对于回采巷道来讲，适合的方式是应用沿空巷由于煤系岩层的特殊地质力学条件，即使采用 道，薄煤层也可考虑采用宽面掘进的方法。了一定的巷道卸压和围岩加同措施，适宜的支护措 2 将巷道布置在性能良好的岩层中。无论巷道是施仍是保证巷道稳定性最基本且必要的手段。 否已处于低压区，当其它条件相同时，随着围岩眭质的，． 让二五 不同。巷道变形和支架受力情况也会不同。因此，为了 。 叫⋯ 减轻回采巷道受压，应尽量将巷道布置在性能良好的 采用理论分析、现场测试、实验室试验和数值计 岩层中，性能良好的岩层指具有强度高、完整条件好、算等方法，进行综合分析，最终确定巷道围岩活动规 均质性强、地质赋存条件稳定等特征的岩层。 律、矿山压力显现规律，从而确定巷道支护设计，为 3 巷道卸压是一种局部改变巷道附近应力场安全、高效、合理地进行矿井开采提供依据。 的保护措施。通过人为的方法使巷道附近的高支承参考文献 压力转移到深部未受削弱的岩体内。从而达到使巷道【l l 荸童享堂≯煤层的矿压显现特征与浅埋煤层的定义I J J ．岩石力 周边围岩处于低压区的目的。巷道卸压的主要方法有【2 】嵩蓊篆箍嚣煤矿锚杆支护理论与实践【M 】北京科学出 钻钻孔卸压法、切槽卸压法、爆破卸压法等。 ～I { 厦社2 0 0 4 ～ 3 ．2改变围岩力学性质的主要途径 【3 1 陈玉祥，王霞，刘少伟．锚杆支护理论现状及发展趋势探讨叨．西 1 改变围岩的构造特征，提高其完整件，从而部探矿T 程，2 0 0 4 ． 达到提高其强度指标的目的。主要措施包括注浆、喷【4 】苎妻杰．贾明魁煤巷锚杆支护新技术【M 】- 徐州．中国矿业大学出 层、锚固等。 5 】 墓三墨巍煤巷锚杆支护技术的新发展f J 】．煤炭学报，2 0 0 7 ． 2 改变围岩的受力状态，尽量避免围岩处于拉【6 】杨德传．煤巷锚杆支护现状及其存在的问题探讨I j 】．采矿技术， 伸、单轴受压等应力状态。发挥岩体三维受压状态下 2 0 0 6 ． 的高强度特性，主要措施包括根据地应力分市特阴马念杰．候朝炯．采准巷道矿压理论及应用【M 批京煤炭工业出 篓，苎箩烹登氅萋孽套皇冬霎要琶鉴墨取适当的支 般亿例王 责任编辑徐艳杰 护方式，给巷道围岩提供必要的围压等。 ⋯⋯⋯⋯⋯。 收稿日期2 0 l O 一0 l l l ；修订日期2 0 l l 0 4 一1 3 作者简介黄渊 1 9 7 4 - ，男，河北定州人。从事教学研究工作，工程师，讲师，国家一级建造师，现在河北工业职业技术学院从事 教学研究工作。 万方数据