多次采動漸進誘發(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)南北盤區(qū)多個工作面連續(xù)采動漸進誘發(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)合長達2年現(xiàn)場跟蹤調(diào)查、觀測數(shù)據(jù)，采用基礎(chǔ)理論分析、數(shù)值模擬分析及工業(yè)試驗方法，總結(jié)歸納巷道非均稱變形特征及時空演化規(guī)律，全面論述了巷道非均稱變形影響因素及變形機理，針對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)，成功進行工業(yè)性試驗，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、單個肩底角處破壞嚴(yán)重及非對稱底鼓三類主要的巷道表觀點、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稱，具有明顯的不均勻“四峰四谷”對稱分布特征，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、原因會導(dǎo)致巷道圍巖力學(xué)性質(zhì)不對稱分布。當(dāng)巷道圍巖應(yīng)力分布的非均勻性、圍巖力學(xué)性質(zhì)的非對稱性及巷道支護強度相互影響足以引起巷道圍巖明顯差異性變形時，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進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)擴展。
　?。?）巷道初期點、線非均稱變形的主要原因是：
　?、俜蔷鶆蚍植嫉母邩?gòu)造應(yīng)力場及巷道淺部圍巖應(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方式不當(dāng)、支護強度不足。工作面采動影響是誘導(dǎo)因素，在采動影響下，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方式，未支護或弱支護的巷道底板嚴(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，巷道幫頂部圍巖進一步松動破壞，加劇巷道非均稱變形，并最后導(dǎo)