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深井软岩回采巷道变形失稳机理研究

郭萌  
【摘要】:深部矿井开采是我国煤矿资源开发的发展趋势。为解决深井软岩回采巷道支护失效、变形严重及安全稳定性较差等问题,本文以青云煤矿020202轨道平巷为研究对象,结合回采巷道现有“锚杆(索)+金属网”联合支护方式,分析了深井软岩回采巷道具有变形量大、护表构件剧烈变形和破坏范围大变形特征,采用现场实测、实验室研究、理论分析和数值模拟方法研究了深井软岩回采巷道变形失稳机理。主要研究结论有:(1)通过青云煤矿020202轨道平巷现场实测数据分析了巷道不同区段的变形情况,巷道各部位位移变化为:底板左帮右帮顶板。基于极限平衡理论推导了巷道塑性区半径及周边位移公式。从定性和定量角度分析了埋深、岩体强度、支护阻力及采动应力因素对回采巷道的位移影响。(2)采用数值模拟软件建立了工作面回采巷道模型,分析了巷道围岩塑性区、位移及应力随采动影响的变化特征,表明工作面推进时产生的采动支承压力对回采巷道围岩变形破坏起主导作用,确定了其采动应力集中系数,阐明了巷道围岩产生大变形原因是围岩塑性区的恶性扩展。(3)获得了泥岩、煤及砂质泥岩三种岩性条件下的塑性区半径及周边位移,建立了围岩强度-支护-塑性区-围岩变形关系。(4)提出防止塑性区边界恶性扩展的控制核心是提高围岩塑性区岩体强度和改善塑性区应力环境,建议020202轨道平巷采取“围岩注浆+支护参数优化”联合控制方案,围岩控制效果显著。


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