过断层破碎带巷道围岩稳定性控制数值模拟研究.pdf
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1、过断层破碎带巷道围岩稳定性控制数值模拟研究燕杰星李刚袁明芹(国电建投内蒙古能源有限公司 察哈素煤矿内蒙古 鄂尔多斯)摘 要:某矿 采区巷道过断层破碎带时围岩出现大变形支护难度大 为了防止巷道掘进后围岩发生较大的流变变形出现底鼓提出了“锚喷索注底板注浆”的全断面联合支护技术 通过 数值模拟软件对比分析了 型钢支护、锚喷索支护和锚喷索注底板注浆联合支护三种方案的支护效果结果显示:相比前两者的支护方案锚喷索注底板注浆支护技术在巷道围岩全断面内形成了注浆加固圈提高了巷道顶底板及两帮围岩的承载能力减少了巷道底板围岩内的卸压区范围和应力集中系数有效控制了巷道围岩的变形与破坏关键词:过断层区巷道支护围岩稳定
2、控制数值模拟中图分类号:.文献标识码:文章编号:()某矿 采区三条待掘进巷道将穿过 断层为防止掘进后巷道围岩出现较大的变形该矿结合工程地质条件提出了“锚喷索注底板注浆”的全断面联合支护技术 采用 数值模拟建立了 种支护模型对比分析了“锚喷索注底板注浆”的全断面联合支护技术下围岩的应力分布和破坏特征综合验证了该技术的有效性达到了促进围岩稳定的目的 工程背景某矿 采区三条待掘进巷道分别为回风暗斜井、运输暗斜井和副暗斜井三条巷道均布置在 断层与 断层之间穿 断层过断层处标高如图 所示 断层宽度约 倾角约 断层高度在 以上巷道与巷道间隔约 可以认为相互基本没有影响图 某矿 采区巷道布置示意图 过断层破
3、碎带巷道支护方案依据某矿 采区地质构造特征和岩体物理力学性能结合已有的断层破碎带巷道支护技术提出适用于某矿 采区的“锚喷索注底板注浆的全断面联合支护技术”为检验该技术整体支护效果提出了三种支护方案进行对比以期综合验证巷道围岩技术的可行性及有效性 三种支护方案分别为:型钢支护 型钢制作 型钢间距为.锚喷索支护锚杆 规 格 为 间 排 距 为 锚索规格为.喷层厚为强度为 锚喷索注(注浆锚杆注浆锚索)底板 注浆支护 顶 板注浆锚索 规格 为 帮部注浆锚索规格为 各支护方案如图 所示()型钢支护 ()锚喷索支护 ()注浆锚杆(索)支护图 过断层破碎带巷道支护方案 过断层巷道围岩稳定性分析.数值建模过断
4、层处巷道处于 标高断层宽度为 考虑边界效应让巷道在断层外的长度为断层宽度的两倍经过计算取模型长度 所以确定的模型尺寸长度为宽度为高度为 对巷道处进行网格加密 划分岩层时把岩性相近或较薄的岩层进行适当归并 三条巷道相互影响较小建模时仅考虑一条巷道所建 模型如图 所示 图 某矿 采区数值模型示意图断层走向与主应力方向成 角根据 回风大巷钻孔的测试结果模型上表面加载.的垂直应力模型四周加.的法向应力和 的切向剪应力 在垂直方向上固定模型底板各岩层的物理力学参数如表 所示表 岩层物理力学参数岩性/(/)/细砂岩.煤.粉砂岩.泥岩.断层.断层破碎带巷道围岩应力特征图 图 分别为 型钢支护、锚喷索注支护和
5、锚喷索注底板注浆支护下的巷道围岩应力分布云图()水平应力 ()垂直应力图 型钢支护下巷道围岩应力云图()水平应力 ()垂直应力图 锚喷索支护下巷道围岩应力云图()水平应力 ()垂直应力图 锚喷索注底板注浆支护下巷道围岩应力云图由图 可知在 型钢支护作用下巷道浅部围岩内仍然形成了明显的卸压区最大拉应力达.巷道围岩内的水平应力在距巷道顶底板表面 位置处出现了较大的集中区如图()所示巷道围岩内的垂直应力也在两帮围岩内形成较大的应力集中区 这表明单独的 型钢支护不能控制巷道围岩的变形与破坏需要采取更强的支护措施从图 可知锚喷索注底板注浆支护扩大了巷道底板围岩内的注浆范围使注浆浆液在巷道围岩全断面内形成
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