深井采场外错式顶板巷道围岩卸压控制技术研究

为了解决深井采场外错式顶板巷道围岩大变形破坏失稳问题,采用数值模拟、理论分析和现场试验等方法对淮南矿区潘三矿17191(1)工作面顶板瓦斯综治巷围岩变形失稳机理及其控制技术进行了研究。结果表明:工作面开采后形成的采动应力沿采空区侧向岩体向巷道围岩内部“转移”是导致巷道围岩变形失稳的主要诱因;结合应力“转移路径”和压力拱理论,推导出卸压“关键层位”高度计算公式,明确了影响顶板巷道矿压显现的“关键层位”为6.5 m厚的中细砂岩,并得到了切落“关键层位”的切顶高度(49.9 m)、角度(10°)和炮孔间距(10 m)。“关键层位”被切断后,巷道左右两帮应力峰值分别减小了42.1%,46.5%,顶底板移近量减小了44.9%,巷道高度由1.8 m增大至3.0 m,断面收缩率减小了34.3%。

基于标准火灾曲线和热释放率的衬砌温度分布数值计算研究

为探明火灾下衬砌温度的分布特性,基于隧道火灾-衬砌辐射对流传热数学模型建立了衬砌温度数值计算方法,并对HC标准火灾曲线和30 MW火灾热释放率火灾工况进行计算分析。结果表明,标准火灾曲线最高温度普遍大于目前我国规范的要求。采用火灾温度作为衬砌壁面边界条件将显著增大衬砌温度荷载,2小时HC火灾曲线和30 MW火灾工况衬砌最高温度分别为778℃和351℃。标准火灾曲线工况衬砌内部的高温影响范围和高温值均显著大于30 MW火灾工况。

不同强度动载叠加下巷道围岩力学特征数值模拟研究

为研究不同强度叠加动载作用下底板巷道围岩力学特性,以朱仙庄煤矿Ⅱ5采区879瓦斯抽采巷道为工程背景,运用数值模拟软件FLAC3D对不同强度叠加动载作用下,巷道围岩应力、位移及塑性区分布规律进行研究。结果表明:巷道应力集中系数随扰动强度增加以不规则简谐运动波形形式增加,巷道顶底板及两帮应力集中程度加剧,峰值位置朝围岩深部转移;巷道顶板及两帮变形量随着扰动强度增加呈增加—下降—增加的变化趋势,其中右帮变化速率最大,顶板次之,左帮最小;巷道在剪切破坏的主导作用下产生破坏,且当扰动强度小于40 MPa时,巷道围岩塑性屈服网格数增量每兆帕0.2个,强度超过40 MPa时,塑性屈服网格数平均增量为每兆帕0.6个。