巷道三岔口圍巖穩(wěn)定性特征及控制方法研究.pdf

1、巷道三岔口是煤礦井下開拓巷道支護的關(guān)鍵部位，在巷道三岔口施工過程中，由于交叉處圍巖具有:頂板等效跨度大，圍巖應(yīng)力集中系數(shù)高的特點，巷道往往易發(fā)生失穩(wěn)破壞，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，通過理論分析、數(shù)值模擬等方法對巷道三岔口交叉處圍巖的破壞特征、圍巖最大破壞深度、圍巖應(yīng)力分布、圍巖控制方法進行了研究，并在此基礎(chǔ)上對陽泉煤業(yè)集團有限公司五礦趙家分區(qū)南軌道運輸石門與2＃調(diào)車線兩條巷道相交的三岔口進行了錨噴網(wǎng)支護設(shè)計，最后通過現(xiàn)場監(jiān)測與反饋驗證了支

2、護方案的合理性。通過一系列的研究，本論文獲得的主要認(rèn)識如下:
　　1、結(jié)合Coulomb-Mohr強度準(zhǔn)則，利用理論推導(dǎo)分析了巷道三岔口交叉處圍巖的受力情況及破壞特征，得出了交叉處圍巖破壞形式近似呈曲邊三角形分布的特點以及三角區(qū)域圍巖應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯的結(jié)論，最終確定在巷道三岔口支護時，需加強支護的區(qū)域為巷道三角區(qū)域以及交叉點應(yīng)力集中影響范圍內(nèi)的巖體。
　　2、利用彈塑性極限平衡理論推導(dǎo)了巷道拐角處圍巖最大破壞深度的解析式，得

3、出影響最大破壞深度的因素為:原巖應(yīng)力、斷面大小、交叉角度、圍巖強度。
　　3、運用ANSYS數(shù)值模擬軟件分別分析了不同交叉角度、斷面大小、理深條件下巷道三岔口處圍巖應(yīng)力分布特征和位移變化規(guī)律，并歸納了交叉角度、斷面大小、埋深對巷道三岔口圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律。
　　4、指出了巷道三岔口處銳角三角區(qū)域和鈍角三角區(qū)域圍巖面積的比值是影響頂板下沉量的一個重要因素，提出了兩者的比值可作為判定巷道三岔口圍巖應(yīng)力集中程度、卸壓區(qū)厚度、位移

4、變化情況的一個重要指標(biāo)。
　　5、在系統(tǒng)分析地質(zhì)因素和非地質(zhì)因素對巷道三岔口圍巖穩(wěn)定性影響的基礎(chǔ)上，針對巷道三岔口圍巖的變形破壞規(guī)律，總結(jié)了較適用于巷道圍巖控制的圍巖-支護共同承載理論、關(guān)鍵部位加強支護理論、整體錨固支護理論、主次協(xié)調(diào)支護理論。
　　6、基于關(guān)鍵部位加強支護理論定性分析了在巷道三岔口形成的過程中三角區(qū)域圍巖內(nèi)支承壓力大小及塑性區(qū)范圍的動態(tài)變化過程，確定了巷道三岔口三角區(qū)域圍巖形成初期需重點加強支護。