多次采動(dòng)漸進(jìn)誘發(fā)軟巖巷道非均稱變形及封閉承載結(jié)構(gòu)再造.pdf

1、朱集東煤礦東翼采區(qū)南北盤(pán)區(qū)多個(gè)工作面連續(xù)采動(dòng)漸進(jìn)誘發(fā)巖石巷道群發(fā)生非均稱變形并最終引發(fā)大變形破壞，已嚴(yán)重制約礦區(qū)高速生產(chǎn)發(fā)展。本文結(jié)合長(zhǎng)達(dá)2年現(xiàn)場(chǎng)跟蹤調(diào)查、觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用基礎(chǔ)理論分析、數(shù)值模擬分析及工業(yè)試驗(yàn)方法，總結(jié)歸納巷道非均稱變形特征及時(shí)空演化規(guī)律，全面論述了巷道非均稱變形影響因素及變形機(jī)理，針對(duì)巷道前期非均稱變形及后期大變形特征，提出了包括底板錨注技術(shù)在內(nèi)的成套封閉承載結(jié)構(gòu)再造技術(shù)，成功進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，主要研究結(jié)論如下：
　

2、　（1）巷道非均稱變形主要有：
　?、僖粠蛧?yán)重內(nèi)擠、單個(gè)肩底角處破壞嚴(yán)重及非對(duì)稱底鼓三類主要的巷道表觀點(diǎn)、線非均稱變形，且往往在一定區(qū)域范圍內(nèi)破壞位置處于同一方位，通常以垂直圍巖層理方向變形破壞最為嚴(yán)重；
　?、谙锏啦煌瑤r性圍巖也表現(xiàn)出非均稱變形，即較硬的巖石以脆性斷裂為主，頂板硬巖表現(xiàn)為整體旋轉(zhuǎn)下沉變形；較軟的巖石極為破碎，甚至呈泥土狀，以流動(dòng)變形為主。
　　（2）模擬顯示背斜區(qū)水平應(yīng)力集中系數(shù)高達(dá)3.6，垂直應(yīng)力最

3、大集中系數(shù)為1.8，背斜核部水平應(yīng)力最大，兩翼水平應(yīng)力次之，轉(zhuǎn)折端附近水平應(yīng)力最??；沉積巖層具有各向異性特征，在正交各向異性條件下圓形巷道表面切向應(yīng)力分布關(guān)于巖石層理方向和垂直于層理方向分別對(duì)稱，具有明顯的不均勻“四峰四谷”對(duì)稱分布特征，且巷道垂直層理方向切向應(yīng)力最大，這種不均勻性隨著E1、E2的差值及水平地應(yīng)力的增大而增大。
　?。?）傾斜巖層巷道圍巖硬、軟巖層互層，或圍巖局部發(fā)育有巖石結(jié)構(gòu)缺陷，或圍巖各部位節(jié)理裂隙發(fā)育不均勻等

4、原因會(huì)導(dǎo)致巷道圍巖力學(xué)性質(zhì)不對(duì)稱分布。當(dāng)巷道圍巖應(yīng)力分布的非均勻性、圍巖力學(xué)性質(zhì)的非對(duì)稱性及巷道支護(hù)強(qiáng)度相互影響足以引起巷道圍巖明顯差異性變形時(shí)，巷道將發(fā)生非均稱變形。數(shù)值模擬研究還表明巷道圍巖軟弱夾層的存在會(huì)進(jìn)一步加大巷道非均稱變形程度、巷道位移最大值和分布區(qū)間、巖層界面離層滑移及塑性區(qū)擴(kuò)展。
　?。?）巷道初期點(diǎn)、線非均稱變形的主要原因是：
　　①非均勻分布的高構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)及巷道淺部圍巖應(yīng)力；
　　②傾斜巖層巷道圍巖

5、力學(xué)性質(zhì)非對(duì)稱分布；
　?、鄢练e巖層自身結(jié)構(gòu)缺陷形成巷道圍巖弱結(jié)構(gòu)區(qū)；
　?、苤ёo(hù)方式不當(dāng)、支護(hù)強(qiáng)度不足。工作面采動(dòng)影響是誘導(dǎo)因素，在采動(dòng)影響下，巷道圍巖關(guān)鍵區(qū)域率先變形破壞，其他區(qū)域滯后破壞或者破壞程度相對(duì)較低，從而引起巷道非均稱變形；真正導(dǎo)致巷道后期大變形的原因是巷道采用了非封閉支護(hù)方式，未支護(hù)或弱支護(hù)的巷道底板嚴(yán)重底鼓，循環(huán)臥底后導(dǎo)致巷道幫部圍巖逐步往底板流動(dòng)，巷道幫頂部圍巖進(jìn)一步松動(dòng)破壞，加劇巷道非均稱變形，并最后導(dǎo)