岩巷掘进爆破对围岩稳定性影响的研究

利用围岩松动圈理论,计算了深井巷道的松动圈半径;建立了巷道掘进柱状装药爆破对围岩松动圈影响的力学模型,得出了围岩动态松动圈半径的计算公式,为深井巷道爆破掘进过程中巷道的支护设计提供了依据。     

爆破对软岩巷道松动范围影响的测试与分析

针对巷道掘进爆破施工药量日益增大,促进了岩体内裂隙的扩展,使巷道围岩松动圈增大。根据现场施工实际,对爆破前后围岩的松动圈半径进行测试,分析了巷道掘进爆破施工对巷道松动范围扩展的影响。分析结果表明:研究巷道稳定后的松动圈半径在1.8 m左右,其中爆破振动的影响约占10%,爆破动载对松动圈影响的范围在25～30 m;通过调整支护参数,增加锚杆长度,提高了支护的安全可靠性。最后从爆破参数和装药结构2个方面提出了降低巷道掘进爆破动载强度的措施。     

不同地应力条件下巷道围岩松动圈演化研究

基于Mohr-Coulomb准则,建立考虑不同侧压系数条件下的巷道围岩松动圈理论计算模型,结合工 程算例对不同侧压系数的地应力条件下圆形巷道围岩松动圈范围进行了求解分析;采用数值模拟 方法对巷道开挖的松动圈范围进行了计算,并与理论求解结果进行了对比分析。结果表明：①当侧压力系数λ=1时巷道围岩的塑性松动圈为圆形,且松动圈半径随地应力的增大而增大。② 不同侧压力系数条件下巷道松动圈范围有所变化。顶底板围岩松动范围随λ的增大而增大。 而当λ＜1.0时巷道两侧壁松动范围随λ增大而减小,λ＞1.0时随λ增大呈增 大趋势,但整体上的变化量不大。③通过理论计算与数值模拟得出的松动圈分布规律基本一致。     

深孔松动爆破对巷道围岩稳定性的影响研究

许疃煤矿3222工作面采用深孔松动爆破技术过断层,通过现场实测数据分析了炮孔周围巷道围岩爆破振动衰减规律,建立了巷道松动圈受柱状装药爆破振动影响的力学模型,得出围岩动态松动圈半径的计算公式,并阐述了爆破的累积损伤效应,为巷道安全支护设计提供了依据.     

深部高应力巷道围岩松动圈数值模拟研究

针对深部高应力巷道围岩软弱破碎、巷道变形大、长期蠕变、支护损坏严重的特点,基于围岩松动圈理论,运用FLAC3D进行了巷道围岩松动圈数值模拟研究,得到了巷道埋深-围岩松动圈变化关系,巷道断面形状-围岩松动圈变化关系,岩体黏聚力-围岩松动圈变化关系及岩体摩擦角-围岩松动圈变化关系,分析了它们对巷道围岩松动圈形成及发展的影响规律。     

围岩松动圈理论计算方法的评述与展望

研究围岩松动圈的目的是指导地下工程的设计与施工,相比于现场实测和数值模拟分析,理论计算围岩松动圈更为方便快捷。综述了2种主要的松动圈理论计算方法——强度准则法和数学模型法。强度准则法以Mohr-Coulomb准则、Hoek-Brown准则和Druker-Prager准则为主,普遍经塑性区半径推导、松动区与塑性区界分和岩石强度参数修正可得到较准确的松动圈半径,其关键在于松动区的边界条件和岩石软化方法,并建议以应力梯度作为边界条件和以参数反演修正岩石参数进行计算,同时也简要评述了以动静力学思路和统一强度准则为基础的松动圈计算。数学模型法主要是基于对松动圈影响因素的研究,常采用神经网络模型和支持向量机模型,以及未确知聚类模型和多元回归函数拟合等,其关键在于松动圈影响因素的选择和建模选型。松动圈影响因素选择的重点在于次要因素,而建模选型在于引入其他模型对原有模型的核心元素进行寻优。建议应因地制宜地选择影响因素或引入灰色预测模型,同时必须经本地数据库训练修正后使模型达到最佳。实际工程中,由于强度准则法基于均质岩体中静水应力作用下的圆形巷道模型,巷道半径和侧应力系数取值及岩性不均一将会严重影响计算精度;数学模型法受制于影响因素考虑不足及现有数据库噪声等条件而难以提高预测精度。结合围岩松动圈实测技术,由于受众多因素影响,巷道同一横断面内、同一巷道相邻地段的松动圈均在一定范围内波动,故任何非实测方法均不能精确预测松动圈厚度。在工程应用中,不主张在难以符合强度准则法的假设条件或者数学模型中未知的次要因素影响较大的条件下采用计算的方法确定松动圈厚度。后续研究可从新强度准则推导或多个单预测模型相结合与数据等维等方面进行,同时应关注在深部多种地质条件下松动圈的理论计算以及矩形和其它非规则形状巷道松动圈的理论计算,并提高预测精度。     

基于Hoke-Brown准则对松动圈理论研究及测试技术

 摘要： 针对试验巷道的情况,基于霍克布朗准则研究了巷道周边应力分布特征及松动圈半径的大小,最后根据现场实测证明了理论分析的正确性,并对井下支护设计具有借鉴意义。     

基于损伤分析的巷道围岩松动圈的确定

以振兴煤矿主平硐地质条件为背景,通过理论分析与现场实测相结合,研究了巷道围岩松动圈的确定。运用损伤力学原理,引入损伤变量,建立损伤本构关系方程,推导出巷道围岩出现损伤破坏时的应力场、完全损伤区半径解析解,并结合现场条件进行了理论计算。经现场观测,证明了基于损伤分析的理论计算结果的可靠性,从而为巷道围岩松动圈的预测和巷道支护方式及参数的确定提供了理论依据。     

松动圈测试技术及其在巷道支护中的应用

为了研究注浆对破碎围岩巷道支护条件的改善情况,进行了围岩松动圈测试,对松动圈大小进行测定,并根据不同支护形态下巷道围岩松动圈的大小对比支护效果及实施支护后巷道围岩稳定性。结果表明,围岩碎胀变形量与松动圈大小和支护情况密切相关;注浆后松动圈厚度明显减小,未注浆段松动圈厚度为1.5 m,注浆段仅为0.4 m;松动圈大小不仅与围岩的岩性、构造、巷道断面情况等有关,还受到巷道所处范围内地应力及具体施工的影响。     

隔离矿柱巷道围岩松动圈分布规律的测试

诸多经验表明,深部巷道的松动圈的分布特点将对支护设计有重要影响。为确定我国华东某铜矿山隔离矿柱回采时,充填体下新开挖的出矿巷道所需预留的顶板厚度及其支护方式,需要了解巷道周边松动带的范围,确定巷道围岩的不稳定区域。通过对松动圈理论及影响松动圈范围因素的研究,制定合理的松动圈测试方案,利用RSM-SY5声波仪对矿山隔离矿柱巷道围岩进行松动圈现场测试,并对测试结果进行分析,得出沿孔深方向的波速变化曲线（即V_P-L曲线）及巷道围岩松动圈范围的截面图;根据松动圈支护理论及松动圈测试结果,对矿山隔离矿柱巷道围岩稳定情况进行研究及分析,并给出支护建议。实践表明,松动圈测试作为岩石内部变形的监测手段,能够全面且真实地反映矿山巷道的破坏情况及其随着回采过程的破坏趋势,可为评价巷道稳定及巷道变形支护提供科学的指导。     

复合顶板煤巷围岩松动圈测试及数值模拟

基于红林煤矿3918运巷现场条件,介绍了超声波测试松动圈的测试原理、测试方法及测试过程,同时运用岩层探测记录仪更加直观地记录围岩松动圈状况。最后运用计算机模拟运巷围岩松动圈。实测与模拟相结合,得出围岩合理的松动圈范围,为确定合理的锚杆支护参数提供了依据,同时也为类似条件的松动圈测试提供了经验。     

榆家梁煤矿巷道围岩松动圈测试技术及应用

基于榆家梁煤矿现场条件,介绍了松动圈的测试原理、测试方法及测试过程,通过测试得出了围岩合理的松动圈范围,为确定合理锚杆支护参数提供了依据,为相似条件巷道的松动圈测试提供了实践经验.并介绍了控制松动圈厚度的方法,对井下支护设计具有借鉴意义.     

井底车场巷道围岩松动圈超声波探测技术应用

阐述了围岩松动圈定义,介绍了声波法探测原理及其结构特征。根据现场地质条件,应用超声波探测系统对金鼎煤矿井底车场巷道不同断面钻孔进行探测,分析了波速—孔深曲线变化规律。结果表明,不同测点的松动圈厚度存在明显差异。     

基于松动圈理论的巷道支护设计

为科学确定金鼎煤矿巷道掘进过程中锚杆支护参数和支护方案,采用单孔声波法对井底车场巷道不同断面进行了松动圈测试。依据围岩松动圈测试结果和松动圈支护理论,确定了支护参数和支护方案。结果表明,单孔声波法能够探测围岩松动圈范围,可据此指导巷道支护参数的确定。     

极薄煤层跨采下伏大巷变形破坏规律研究

针对极薄煤层跨采下伏大巷变形破坏问题,采用地质雷达测定巷道松动圈和三维激光扫描仪监测巷道变形的研究方法,研究了大巷跨采条件下的松动圈大小及巷道变形规律。监测结果表明:大巷的剧烈变形并未发生在相应的工作面周围,而是落后工作面数十米的位置,其变形形式为巷道底板整体上鼓,最高达到287.4 mm;巷道两肩及巷顶未发生明显下沉破坏。大巷破坏原因为:受采动影响,大巷上覆岩层破坏导致大巷上部工作面采空区积水沿裂隙流入大巷周围,大巷围岩受水浸泡变软膨胀,同时,上部工作面的开挖使得巷道垂直方向应力获得释放,导致大巷底板向上抬升。鉴于跨采影响下导致巷道变形较大,对于类似情况建议将U型钢可伸缩支架的排距从1 m减小为0.8 m。     

动压巷道松动圈测试技术及破坏范围评价

通过归纳分析现有松动圈测试技术及其优缺点,选择钻孔窥视仪与非金属超声探伤2种方法对典型动压巷道的松动范围进行了联合测试,深入分析了窥视图像与超声探测数据,通过测站布孔及数学方法确定了松动圈的破坏范围。研究结果表明:钻孔窥视法较为直观;非金属超声探伤测试数据易于分析。2种手段联合测试,可达到相互配合的效果,结合数学方法,可有效推测动压巷道的松动范围,为工程技术人员提供支护设计依据。