深井開采裂隙水頂板強度弱化機理及支護參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、近年來隨著煤礦開采深度的增加,井下地質環(huán)境變得越來越復雜,尤其是高地應力伴隨有較大淋水區(qū)域的巷道,隨著巷道的掘進圍巖會經(jīng)歷失水-吸水-失水的不間斷循環(huán),再這樣的循環(huán)中圍巖的裂隙度、物理屬性、強度都會發(fā)生相應的改變,進一步導致應力環(huán)境的改變,如果未進行及時支護和加固措施則巷道會發(fā)生大變形、甚至冒頂。因此,開展裂隙水巷道頂板強度弱化機理及支護加固研究,具有重要的科學與工程意義。
　　針對陳滿莊礦井典型的裂隙淋水巷道頂板條件,對現(xiàn)場采取

2、的巖煤試樣進行了物理力學參數(shù)的測定、水對砂巖物理力學參數(shù)的影響實驗、以及原巖應力測定等深井裂隙水頂板巷道物理力學條件的系統(tǒng)研究。發(fā)現(xiàn)本礦的最大水平應力成為巷道失穩(wěn)破壞的主要力學因素,并且再含有較高滲透壓力的巖體中,其內部的應力狀態(tài)及強度都有所改變,承受相同滲透壓的巖體,其強度隨著圍巖應力的升高而增大;再固定的圍巖應力環(huán)境中,滲透壓的升高卻導致巖體強度的下降。
　　應用彈塑性理論的基本知識,對裂隙水影響下簡化圓形巷道在有效支護條件下

3、圍巖塑性區(qū)半徑和位移進行了模擬演示,發(fā)現(xiàn)水作用下巷道塑性區(qū)半徑及位移較無水狀態(tài)下增大,并分析得到了裂隙水水巷道塑性區(qū)半徑和位移與原巖應力、支護強度、原始滲透水壓力、有效水壓力系數(shù)以及內聚力之間的變化規(guī)律?，F(xiàn)場鉆孔探測與COMSOL3.5a多場耦合數(shù)值模擬相結合,詳細研究了頂板強度弱化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)水作用下3206巷道頂板裂隙在掘進穩(wěn)定期間仍在擴展發(fā)育,且頂板下沉量隨著巖石含水率增加而逐漸變大,從而揭示了富水巷道頂板強度弱化的基本原理和規(guī)律。