锚杆支护巷道软弱夹层位置与顶板稳定性关系研究

通过软弱夹层诱发锚杆支护巷道冒顶的实例,进行了软弱夹层位置对巷道自稳影响的计算机数值模拟分析。提出了一种顶板岩层结构探测方式,介绍了该探测方式在焦作古汉山煤矿应用的情况。

含软弱夹层的顺层岩体台阶深孔爆破试验研究

为解决含有软弱夹层的顺层油母页岩岩体台阶爆破后大块与尾矿较高等问题,采用声波探测方法确定软弱夹层的倾角与厚度,并且改变孔径、孔距、单耗、药包与软弱夹层相对位置设计爆破方案,对含软弱夹层顺层岩体台阶进行深孔爆破试验。试验结果表明：爆破效果随孔距、单耗、孔径的增大逐渐变差;分析得出药包与软弱夹层的间距是影响含有软弱夹层岩体台阶爆破效果最重要的因素。当药包在软弱夹层位置时爆破效果最差,在满足充填高度的要求下爆破效果随药包在软弱夹层上方且随相对距离加大逐渐变好,当药包位于软弱夹层上部2.5 m时爆破效果最好,尾矿8.64%、大块1.52%、滑动等级I级、滑动后岩石与运输线路间距离2.27～2.61 m。

不同分布距离的软弱夹层对巷道稳定性影响分析

通过FLAC软件模拟了软弱夹层对深部巷道稳定性影响,主要模拟研究顶部分布有软弱夹层的回采巷道的围岩稳定性,总结了软弱夹层分布距离与巷道围岩位移、围岩塑性区及应力的关系,得出了软弱夹层的不同位置对围岩变形、应力影响的一些量化成果。

不同位置的软弱夹层对巷道稳定性的影响

通过FLAC软件模拟软弱夹层对深部巷道稳定性的影响,主要是在淮北任楼矿Ⅱ5110机巷岩层分布的基础上模拟研究顶部分布有软弱夹层的回采巷道的围岩稳定性,重点研究了3个方案,分别是夹层在锚杆锚固区内部、锚固区边缘及锚固区外部,总结了软弱夹层在不同锚固位置对巷道围岩位移、围岩塑性区及应力的影响。结果表明,当软弱夹层在锚杆锚固区边缘时对巷道的稳定性影响最大。

深部巷道顶板软弱夹层对围岩稳定性的影响研究

为了研究深埋巷道顶板软弱夹层对巷道围岩稳定性的影响,采用理论分析和数值模拟的方法,对巷道顶板软弱夹层厚度、位置和数量进行系统性研究。研究结果表明:(1)将顶板简化为弹性体和西原模型构成的组合系统,可以较好地描述顶板软弱夹层变形,当软弱夹层受力大于其屈服应力时,顶板失稳;(2)顶板软弱夹层对顶板具有一定的应力弱化作用,且在软弱夹层位置存在明显的应力跳跃现象,随着夹层数量的增加,底板应力集中程度略微增加;(3)距离顶板较近的软弱夹层对巷道围岩变形量影响较大,且在软弱夹层位置存在变形突变,巷道顶板易发生离层。结合数值模拟结果,当巷道顶板存在软弱夹层时,应及时采取支护措施,防止软弱夹层超过屈服应力导致巷道失稳冒落。

大采深巷道底板软弱夹层对底鼓影响数值分析

为研究巷道底板围岩中软弱夹层对巷道底鼓的影响,采用理论分析和数值模拟施相结合的方法,依据底板夹层不同分布位置及个数构建了8种模型,对比分析了夹层对巷道底鼓量、底板塑性区、应力分布规律的影响。结果表明:1)随着夹层数量的增加,巷道底鼓量逐渐增大,当底板中存在3层夹层时巷道底鼓量是无夹层时的1.88倍;当存在相同个数夹层时,浅部夹层和深部夹层对底鼓影响较大,中深部夹层次之。2)浅部夹层弱化了底板围岩强度,使底板拉破坏深度增大;中深部及深部夹层吸收了不平衡能量,在其层面下附近围岩中形成一定的原岩区;深部夹层较浅部夹层有减小围岩塑性区的作用。3)随着夹层数量增加、夹层距离巷道底板表面增大,底板围岩中应力集中区范围缩小。4)夹层阻隔了地应力均匀分布,致使深部夹层附近形成一定程度应力集中。结合数值模拟结果可知针对底板含弱夹层巷道,需加固底板以控制底鼓。