【摘要】：我國(guó)很多煤礦巷道受到臨近陷落柱或地質(zhì)構(gòu)造影響.針對(duì)常村煤礦陷落柱附近-470南翼輔助運(yùn)輸巷底鼓嚴(yán)重的問(wèn)題,根據(jù)彈塑性理論和Hoek-Brown準(zhǔn)則,建立了陷落柱周?chē)苄云茐膮^(qū)力學(xué)模型,推導(dǎo)出陷落柱影響區(qū)巷道加固段長(zhǎng)度計(jì)算公式.基于X射線衍射實(shí)驗(yàn)和朗肯土壓力理論分析了陷落柱區(qū)巷道底鼓機(jī)理,提出了"適當(dāng)加密錨桿+大直徑高強(qiáng)錨索+鋼筋網(wǎng)噴層+滯后高壓注漿"的錨網(wǎng)噴注綜合控制方案,并對(duì)其支護(hù)機(jī)理進(jìn)行分析.工程實(shí)踐表明,加固段長(zhǎng)度的理論計(jì)算誤差約為9.3%,巷道加強(qiáng)支護(hù)后底鼓量比原方案大約減小了70%~75%,實(shí)現(xiàn)了陷落柱影響區(qū)大斷面膨脹性軟巖巷道底鼓的有效控制.
【圖文】：

第１期左建平等：陷落柱影響區(qū)軟巖巷道加固段長(zhǎng)度及其底鼓控制研究ｔｉｏｎｓｏｆｔｒｏｃｋｒｏａｄｗａｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｃｏｌｌａｐｓｅｃｏｌｕｍｎｃａｎｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｌａｐｓｅｃｏｌｕｍｎｓ；ｅｘｐａｎｓｉｖｅｓｏｆｔｒｏｃｋ；ｆｌｏｏｒｈｅａｖｅ；Ｘ－Ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎｃｒｉｔｅｒｉｏｎ；ｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｌｅｎｇｔｈ巖溶陷落柱在我國(guó)華北礦區(qū)普遍發(fā)育，其周?chē)鷳?yīng)力環(huán)境復(fù)雜，導(dǎo)致煤巖體力學(xué)性質(zhì)惡化，形成塑性破壞區(qū)［１－２］．由于陷落柱孤立存在、隱蔽性強(qiáng)、空間形態(tài)不規(guī)則，且受礦井早期地質(zhì)資料的局限，掘巷過(guò)程中穿過(guò)陷落柱周?chē)茐膮^(qū)時(shí)常發(fā)生，此時(shí)巷道圍巖變形量大、底鼓嚴(yán)重、支護(hù)困難，尤其是在大斷面巷道顯得更為突出，這嚴(yán)重阻礙了煤礦安全高效生產(chǎn)［３－４］．近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者在陷落柱塑性破壞區(qū)范圍、導(dǎo)突水機(jī)理以及軟巖巷道底鼓控制等方面進(jìn)行了較為深入的研究，并取得了一定的研究成果．其中，文獻(xiàn)［２］建立了陷落柱圍巖應(yīng)力“厚筒壁四區(qū)”模型，計(jì)算出陷落柱塑性區(qū)范圍；文獻(xiàn)［５］運(yùn)用復(fù)變函數(shù)和彈塑性力學(xué)，推導(dǎo)出橢圓形截面陷落柱突水模式臨界判據(jù)；文獻(xiàn)［６］運(yùn)用薄板理論和極限平衡法得出了溶洞頂板分離體塌陷的判據(jù)；文獻(xiàn)［７］推導(dǎo)出陷落柱孔隙率演化方程，得到陷落柱內(nèi)孔隙率與滲流速度分布規(guī)律；文獻(xiàn)［８］分析了擠壓流動(dòng)性、撓曲褶皺性、剪切錯(cuò)動(dòng)性、遇水膨脹性４種類型底鼓機(jī)理及其影響因素；文獻(xiàn)［９］對(duì)破碎軟巖巷道提出了“高強(qiáng)錨桿密集支護(hù)、新型噴層結(jié)

的關(guān)鍵．２．１陷落柱影響區(qū)巷道加固段長(zhǎng)度力學(xué)模型由于常村煤礦陷落柱ＫＸ５６近似呈圓形，陷落角７５°～８０°，為能夠計(jì)算出其解析精確解，使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，故將陷落柱看作一個(gè)僅受自重的圓柱體，則在距陷落柱頂Δｈ位置的應(yīng)力為σｒ＝σθ＝λγΔｈ，σｚ＝γΔｈ，（１）式中：σｒ，σθ，σｚ分別為徑向、切向、垂直應(yīng)力，ＭＰａ；γ為巖石容重，ｋＮ／ｍ３；λ為側(cè)壓系數(shù)．取陷落柱任意水平截面，這樣轉(zhuǎn)化為平面應(yīng)變問(wèn)題，，如圖２所示．圖２陷落柱塑性區(qū)半徑力學(xué)模型Ｆｉｇ．２Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｃｏｌｌａｐｓｅｃｏｌｕｍｎｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅｒａｄｉｕｓ假設(shè)水平方向應(yīng)力相等，由Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ準(zhǔn)則知，徑向應(yīng)力σｒ和切向應(yīng)力σθ滿足平衡方程［１２］σθ－σｒ＝ｍσｒσｃ＋ｓσ２i幔悖ǎ玻洇遙潁洌潁姚齲遙潁潁劍埃ǎ常┝⑹劍ǎ玻�，（３）解得b潁劍恙遙悖ǎ歟睿潁茫保玻矗螃遙悖恚ǎ矗┦街校海砦沂磧渤潭齲唬笪沂暾潭齲滬遙鬮ブ崢寡骨慷齲停校幔囈縑跫海潁劍潁�，b潁濺甩忙ぃ瑁朧劍ǎ玻�，（４）垫V斷頡⑶邢蠐αΦ謀澩鍤濺遙潁劍保矗恙遙悖歟睿潁潁ǎ埃玻保玻恙遙悖歟睿潁潁唉危甩忙ぃ�，（�(dān)│姚齲劍保矗恙遙悖歟睿潁潁ǎ埃玻保玻恙遙悖歟睿潁潁唉危甩忙ぃ瑁恙遙悖保

本文編號(hào)：2579378