考虑轴向应力影响的圆形巷道围岩塑性区边界近似解

为了研究考虑轴向应力作用的巷道围岩塑性区边界问题,基于Mohr-Coulomb准则,通过引入Lode角参数,推导出考虑轴向应力作用的圆形巷道围岩塑性区边界隐性方程,通过变化巷道水平应力σ_x、轴向应力σ_y分析了不同应力场下的围岩塑性区尺寸及形态,并通过数值模拟进一步说明了理论分析的可靠性。此外还研究了围岩黏聚力C、内摩擦角φ、巷道半径R、泊松比v对巷道围岩稳定性的影响。结果表明：(1)固定轴向侧压变化水平侧压的条件下,围岩塑性区尺寸变化会分为敏感区和迟钝区,且在水平侧压变化的过程中围岩塑性区形态会呈现圆形、椭圆形及蝶形3种形态。(2)固定水平侧压变化轴向侧压的条件下,围岩各位置的塑性区会呈现强烈的区间效应,通过与平面应变问题下的塑性区尺寸对比将区域分为轴向应力影响区和轴向应力无影响区。在轴向应力影响区内,轴向侧压的变化对围岩的塑性区尺寸影响较大。(3)巷道围岩的破坏形态由水平侧压η1决定,轴向侧压η2对塑性区形态影响较小,对尺寸影响较大。(4)围岩C、φ的增加会使巷道围岩的塑性区尺寸不同程度的减小,R的增加会使围岩不同位置塑性区呈等差数列增大。...     

考虑支护作用的巷道围岩塑性区边界方程及应用

结合Mohr-Coulomb强度准则,推导考虑支护力作用下的非等压圆形巷道围岩塑性区边界方程的近似解,通过理论分析和数值模拟,得出支护阻力对巷道围岩塑性区范围和形态的影响作用.研究表明:在现有支护条件下,支护阻力能够使浅部低应力巷道围岩塑性区范围有一定程度的减小,特别是对于双向主应力比值较大情况下浅部巷道围岩塑性区呈现...     

深部巷道围岩控制及支护技术

结合现场开采的实际条件,通过对锚、喷支护的力学分析,研究深部巷道围岩控制技术与支护方法,提出合理的巷道支护参数,为实现工作面高产高效,矿井安全生产提供科学依据。     

双向不等压圆形巷道围岩塑性区理论分析及数值模拟

根据弹性力学中圆孔应力解的方法,利用莫尔-库仑强度准则,推导出了双向不等压应力场载荷作用下圆形巷道围岩塑性区的边界方程。从理论分析和数值模拟对比分析的角度出发,分析了侧压系数、围岩岩性、开挖半径对圆形巷道围岩塑性区的影响。结论表明:双向不等压载荷作用下,圆形巷道围岩较大载荷方向的塑性区尺寸小于较小载荷方向的塑性区尺寸;巷道围岩越坚硬塑性区分布范围越小,围岩为软弱岩层时塑性区呈蝶形分布,围岩为坚硬岩层时,塑性区呈椭圆形分布;巷道开挖半径对巷道围岩塑性区分布范围影响较大,同一角度处的塑性区半径随着巷道半径的增加呈线性增加。     

表面支护与围岩加固对大巷塑性区发育的影响研究

余吾煤业开采其西翼采区,巷道布置方案采用5条大巷并列布置在煤层中.但现场实测及实践结果表明,这5条大巷受放顶煤工作面开采扰动的强烈影响,巷道变形破坏较为严重.为进一步优化该矿巷道支护设计方案,采用数值模拟方式对比分析了锚杆(索)加固及表面支护对开拓大巷稳定性及塑性区发育的影响.研究结果表明,由于开拓大巷布置在厚煤层中,...     

超高巷道围岩塑性区工程响应特征及稳定控制

以山西某矿回采巷道掘进过程中出现的巷道超高段(最高7.5 m)为研究对象,采用数值分析的手段演算了巷道高3.5～7.5 m过程中围岩塑性区的工程响应特征。描述了巷高变化过程中围岩破坏类型形式的转化过程。阐明了该类型巷道围岩控制的关键部位及支护思路,并提出了相应的支护技术。通过工程实践验证了该类型巷道支护的指导思想和支护技术的科学性,具体支护参数应视不同地质条件而定。     

采动影响下特厚煤层巷道围岩支护技术

针对酸刺沟煤矿特厚煤层巷道受2次采动影响后围岩支护困难的问题,采用理论分析、数值模拟与工程实践相结合的方法,分析了采动影响下特厚煤层巷道围岩破坏规律,提出了采动影响下特厚煤层巷道围岩分次支护技术,并进行了工程实践。结果表明:一次采动影响下,巷道围岩塑性区呈“增大-平稳”趋势,主要表现为滞后影响,工作面后方300 m外,塑性区保持不变,二次采动影响下,巷道围岩塑性区呈“减小-平稳”趋势,工作面30 m范围内影响较大,随后逐渐趋于稳定,试验巷道围岩能够保持稳定。     

深部主要巷道围岩破坏机理与支护研究

本文在分析深部软岩大巷围岩的破坏机理，提出了深部软岩大巷合理的支护形式及其技术参数，旨出了合理的二次支护时间。     

岩体强度衰减多线性模型与巷道围岩塑性区

建立了岩体多线性强度衰减力学模型，无限逼近岩体全应力－应度曲线的后破坏段，更好地描述了岩体塑性软化后强度降低的特点，适用于巷道围岩塑性区应力的分析计算。     

巷道围岩变形破坏特征及支护方案研究

为了确保巷道围岩的稳定性,理论分析了巷道围岩变形破坏特征,得出了开挖后巷道围岩变形速率分布及巷道塑性区和原岩应力的关联;数值模拟分析了不同支护条件下巷道垂直应力分布情况及不同滞后支护方案下巷道顶板垂直应力分布,得到了最优支护方案。最后进行现场实测分析,验证了该支护方案的可行性。     

不同支护方式下圆形巷道围岩变形分析

利用厚壁圆筒模型理论分析和数值模拟了不同支护方式下的圆形巷道围岩变形.在进行塑性区大小和巷道内径收敛情况的比较后,得出锚杆支护仍是目前较经济实用的一种支护方式,钢架让压支护比不让压支护安全.另外,文中也对让压支护间隙范围的选取进行了讨论.     

残留塑性煤柱区巷道支护研究

以某矿3#煤层的残煤区为背景,采用FLAC3D软件对处于残留塑性煤柱区的巷道支护方式进行了分析研究。研究表明:在塑性煤柱中掘进巷道,采用锚杆+锚索+锚网以及帮注水泥浆的联合支护方式能够有效地控制巷道变形。     

矿井深部巷道围岩变形破坏机理及支护技术

项目研究了重庆永荣太务局矿井巷道地应力随深度变化的规律、破碎岩体中弹性波传播特性、深部巷道围岩松动圈确定及松动圈与地应力变化规律、深部开采巷道受采动影响的围岩变形规律、深部巷道围岩分类、巷道围岩控制技术及支护技术、可回收锚杆技术及应用等。     

浅谈小窑破坏区掘进巷道围岩控制技术

为了提高煤炭资源回收率,实现巷道的安全高效掘进,开展小窑破坏区支护技术研究成为首阳煤业亟待解决的问题。文章基于巷道围岩破坏理论,根据首阳煤业二采区的现场观测和调研结果,对小窑破坏区巷道围岩的压力特点进行了分析,在此基础上提出了小窑破坏区巷道围岩控制的基本原则和关键控制技术。旨在为首阳煤业,以及同类地质条件下小窑破坏区掘进巷道的围岩控制提供参考借鉴。     

圆形巷道围岩塑性区大小分析

为进一步研究轴对称的圆形巷道塑性区大小,通过用Hoek-Brown强度准则得到的塑性区半径的解析公式。针对不同性质的岩体,分析了在不同支护反力下塑性区半径的变化规律,分析结果表明:岩石质量、坚硬程度以及支护反力对塑性区大小的影响显著;圆形巷道塑性区的半径随岩石质量、坚硬程度、支护反力的增大而减小;当巷道围岩岩体质量达到一定程度的时候,围岩的支护反力在较小的情况下就会出现巷道围岩不存在塑性区域。     

采动巷道围岩塑性区理论分析与支护对策研究

基于弹塑性理论,引入垂直动压系数与水平动压系数2个参量,建立了采动圆形巷道围岩力学分析模型,导出了其塑性区边界隐形方程,探讨了采动巷道围岩塑性区几何分布形态,提出了考虑塑性几何分布形态的采动煤巷围岩实用支护对策。研究发现:随着垂直主应力动压系数D_(vert)的逐渐增大或水平主应力动压系数D_(lev)的逐渐减小,塑性区的几何分布形态由圆形→椭圆→圆角矩形→蝶形发展,且垂直主应力动压系数D_(vert)越大或水平主应力动压系数D_(lev)越小,巷道围岩更易产生蝶形塑性区,蝶叶的发育尺寸和范围更大;采动巷道围岩主应力方向发生变化,其蝶叶也会产生不同程度的旋转,当蝶叶塑性区最大深度处于巷道顶板正上方时极易发生冒顶,需要进行加强支护。     

基于统一强度理论的非均匀应力场圆形巷道围岩塑性区分析

基于统一强度理论，推导出非均匀应力场的巷道围岩塑性区边界线方程式，可用于预测不同侧压系数时地下深埋隧洞的塑性区大小及形状.当不同程度地考虑中间主应力的影响时，围岩塑性区形状和大小有较大不同，且随水平应力与垂直应力差异性的增大，这种影响趋于明显.     

弱胶结软岩巷道围岩应力与位移分布规律及支护技术

针对西部浅埋弱胶结软岩巷道的复杂地质条件,基于X射线衍射试验、电镜扫描、岩石力学物理试验与现场监测,揭示了西部浅埋弱胶结软岩巷道围岩变形破坏失稳机理。根据巷道围岩大变形破坏特征,建立了FLAC3D数值模型,模拟演化了弱胶结软岩巷道的围岩应力位移分布规律和塑性区范围,研究结果表明:弱胶结软岩巷道围岩最大主应力决定了巷道围岩的破坏深度,且随围岩深度近似呈"へ"形分布;巷道围岩不同方向深部变形s与巷道表面距离h呈负指数衰减变化的关系。通过对比分析,数值模拟塑性区范围和地质雷达探测松动圈厚度基本一致,从而为弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护加固方案设计提供了科学指导。最后针对弱胶结软岩巷道塑性区范围,提出了"锚网喷主动支护+36U型钢支架+全断面锚注"的联合支护技术,现场监测结果表明改进的支护方案可以有效控制巷道围岩变形及塑性区的扩展,保证了巷道的长期稳定及安全。     

基于蝶形破坏理论的深部巷道围岩控制技术研究

现阶段巷道围岩控制仍是煤炭资源深部开采的重大难题之一,而围岩塑性的形成与发展是导致巷道大变形和破坏的主要原因。通过数值模拟研究了巷道塑性区形成与发展规律以及对巷道稳定性的影响,结合理论分析和室内试验研究了锚杆支护的作用机理并阐述了支护与围岩变形的内在关系,基于蝶形破坏理论探讨了深部巷道围岩的控制原理,提出深部巷道围岩控制技术并在工程中予以应用。结果显示：(1)锚杆支护能够有效减少围岩变形,但是无法控制巷道不发生变形,即在现有的支护水平下巷道存在着部分无法控制的围岩变形,即“给定变形”,且“给定变形”随巷道埋深的增加不断增大。(2)锚杆支护对于巷道围岩剪胀、滑移等非连续性变形的控制效果明显,而对于完整岩体的连续性变形的影响十分有限。因此,锚杆支护主要是通过控制巷道塑性区内岩体的非连续性变形进而控制巷道的总变形。(3)巷道总变形主要包括“给定变形”和“支护残余变形”2个部分。巷道围岩控制的主要途径就是减少“支护残余变形”。(4)锚杆支护的作用机理要求锚杆的锚固基础必须始终位于完整岩体中,因此巷道开挖后的塑性区形态以及塑性区在服务期内的发展规律对于锚杆支护方式的设计至关重要。巷道塑性区形态及...