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口孜东矿深部地应力分布与巷道布置关系研究

王强  
【摘要】:随着煤炭地下开采逐步向深部发展,矿井原岩应力随采深不断增大。口孜东矿深部“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得巷道围岩失稳变形严重、矿压显现剧烈,顶板管理和巷道维护工作繁重。因此,基于地应力原位测量的深部地应力与巷道布置关系,巷道围岩变形、破坏与地应力大小、方向关系,研究口孜东矿深部地应力与巷道布置之间的关系,找出压力显现与巷道布置的内在规律具有重要理论参考价值和工程借鉴意义。 论文通过理论分析、现场实测、数值模拟等方法对口孜东矿深部地应力分布特征与巷道布置关系进行了综合研究。依据地应力测量原理和深部巷道布置与地应力关系理论,利用空心包体法进行了现场地应力实测,运用FLAC3D开展了口孜东矿深部巷道轴线与水平应力夹角关系研究,并对该矿深部巷道布置提出合理建议。研究结果表明: (1)口孜东矿-967m水平最大主应力方位处于NE110°~125°的范围,最大平均水平主应力为33.13MPa,最小平均水平主应力18.57MPa,中间平均主应力24.43MPa。属于σHσvσh类型的水平应力为主的应力场,表明:口孜东矿深部水平应力大于垂直应力,而且最大水平主应力明显高于最小水平主应力,即表现出明显的方向性。 (2)运用FLAC3D对口孜东矿巷道轴向与地应力夹角关系进行模拟分析,得出最大水平应力方向与巷道轴线的夹角对巷道变形破坏有重要影响的结论,即:当巷道轴线与最大水平主应力平行,巷道受水平应力的影响最小,有利于顶底板稳定;夹角越大程度越大,巷道变形及破坏程度愈剧烈。 (3)数值模拟分析了巷道形状对巷道破坏的影响规律,结果表明:在相同地质条件与相同地应力作用下,圆形巷道破坏明显小于半圆拱形巷道。因此,深部开采布置圆形巷道更有利于巷道后期维护。


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