深部高应力巷道围岩稳定性分析.pdf

文章 编号 1 6 7 2 5 0 5 0 2 0 1 6 0 1 0 0 6 5 0 4 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ． c n k i ． i s s n 1 6 7 2 5 0 5 0 s x m t ． 2 0 1 6 ． 0 1 ． 0 1 9 深部高应力巷道围岩稳定性分析 王保龙 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 寺河煤矿， 山西 晋城 0 4 8 2 0 0 摘要 通过对深部巷道 围岩稳 定性进行数值模拟分析 ， 得 出 巷道断 面形状、 支护形式、 岩层结构面、 地应 力对 巷道围岩变形影响较大。改善围岩特性、 支护断面和支护形式等可以改变巷道围岩的稳定性。 关键词 深部开采； 高地应力； 围岩稳定性； 数值模拟 中图分类号 T D3 2 2 文献标 识码 A S t a b i l i t y An a l y s i s o f S u r r o u n d i n g Ro c k i n De e p Ro a d wa y s wi t h Hi g h Ge o s t r e s s W ANG Ba o l on g S i h e Mi n e ， J i n c h e n g A n t h r a c i t e M i n i n g G r o u p ， J i n c h e n g 0 4 8 2 0 0 ， C h i n a Abs t r a c t Nu me r i c a l s i mu l a t i o n o f t he s t a b i l i t y o f s ur r o u nd i n g r o c k i n d e e p r o a d wa y s d e mo n s t r a t e s t h a t c r o s s s e c t i o n s h a pe ， s u p po r t i ng p a t t e r n，s t r u c t ur a l pl a n e o f r o c k， a nd g e o s t r e s s h a v e g r e a t e r i n flu e n c e o n t h e d e f o r ma t i o n o f t h e s u r r o u n d i n g r o c k ． T o b e t t e r c o n t r o l t h e d e f o r ma t i o n ， e f f e c t i v e i mp r o v e me n t o f t h e f e a t u r e s o f t h e s u rro u n d i n g r o c k ，s u p p o r t i n g c r o s s - s e c t i o n ，a n d s u p p o rti n g p a t t e r n c o u l d c h an g e t h e s t a b i l i t y o f t h e s u rro u n d i n g r o c k i n t h e r o a d wa y ． Ke ywo r ds d e e p mi n i n g ； h i g h g e o s t r e s s ； s t a b i l i t y o f s u rro u n di ng r o c k； n u me r i c al s i mu l a t i o n 我国煤矿开采深度以每年 8 m～ 1 2 m的速度 增加 ， 部分煤矿的开采深度已经超过 1 0 0 0 m， 有 的 甚至达到 1 4 0 0 m。 在深部高应力环境 中， 巷道围岩 的控制变得 比较困难 ， 围岩长期变形不止 ， 围岩 的 变形主要受到围岩性质 、 巷道埋深 、 地应力 、 地质水 文等因素的影响，同时也受到了巷道支护断面、 支 护形式 、 采动的影响 ， 且各种因素相互作用 ， 相互影 响， 最终导致巷道不稳定【 卜 引 。 目前 ， 许多学者 在工程实践 中不断探索 ， 发 现了巷道围岩变形 的基本规律 ， 认识到 了支架与围 岩的共同作用原理 ， 还有学者对巷道开挖后 围岩破 坏进行了研究 ， 提 出了松动圈理论 ， 同时也开发 出 了不同形式的支护材料 ， 不 同程度上解决了部分巷 道的支护问题，但是对于高地应力巷道的围岩控 制 ， 目前还没有合适的支护形式 ， 主要是 由于深部 围岩系统 比较复杂 。因此 ， 对深部巷道 围岩稳定性 控制技术进行研究就显得非常重要。 1 深部高应力巷道稳定性数值模拟 模拟对象为某煤矿运输巷 ，该巷埋深约 1 1 0 7 m～ 1 2 0 7 m 。最大水平主应力为 3 2 ．6 M P a ， 方向为 N1 2 ． 5 。 E； 最小水平 主应力为 1 6 ． 8 9 MP a ， 垂直主应 力为 3 0 ． 2 4 MP a 。巷道围岩岩性及力学参数如表 1 所示 。 表 1 巷道 围岩 力学参数表 单轴抗 抗拉 弹性 凝聚力 内摩 结构 面 岩性 压强度 强度 模量 泊松比 擦角 ／ MP a ／ MP a ／ G P a ／ MP a 参数 中砂岩 8 0 4 4 2 O ．2 9 3 8 4 1 小煤 1 6 ．4 O - 3 9 4 ． 1 1 O 35 7 ．9 2 9 细砂岩 8 0 4 ．5 4 5 0 ． 2 9 4 5 4 2 c 0 ．4 粗砂岩 7 8 3 ．6 3 8 O．22 21 4 1 MP a 页岩 3 6 2 ．2 3 0 O ． 2 8 1 8 4 0 0 3 0 。 二煤 1 6 ． 4 0 ． 3 9 4 ． 1 1 0 ． 3 5 7 ．9 2 9 粘土岩 1 4 ． 6 0 ．6 1 0 0 _ 3 5 8 3 0 细砂岩 8 0 4 ． 5 4 5 0 _ 2 9 4 5 4 2 收稿 日期 2 0 1 5 1 0 2 9 作者简介 王保龙 1 9 8 7 一 ， 男， 山西晋城人， 大学专科， 助理工程师， 从事煤炭设计与研究工作。