基于改进普氏平衡拱理论的层状顶板安全厚度研究

针对露天矿区对前井工开采矿留下采空区的处理是一个重要的安全问题,依托元宝山露天煤矿隐蔽致灾地质因素综合勘探治理研究项目和平朔东露天矿采空区(空洞)综合勘察与治理项目进行深入研究,结合东露天矿的现场实际条件进行理论分析,并以井工矿采空区顶板安全厚度为切入点,采用理论分析、模型构建、现场实测等方法,分析在垂直地应力和水平构造应力共同作用下平衡拱的形态演化规律和特征,对传统普氏平衡拱理论进行研究与改进,得到改正普氏平衡拱拱高计算方法,并在工程实践中得以验证。结果表明:层状顶板在垮落过程中须考虑水平应力的影响,平衡拱拱高随侧压系数的增大而减小,顶板的安全厚度也会相应减小;经现场对采空区顶板裂缝产状及发育情况观测,以改进普氏平衡拱计算所得的顶板稳定性要大于传统普氏平衡拱的结论,改进普氏平衡拱的计算结论与实际吻合较好。为保障露天矿工作面中的大型设备安全作业,进而为确定下伏井工矿采空区顶板安全厚度提供理论参考依据,同时为露天矿井采采空区稳定性的研究提供了基础。

小净距隧道围岩稳定性及加固措施研究

为研究软弱围岩浅埋偏压小净距隧道开挖过程稳定性问题,文中依托新疆上新光隧道工程,基于普氏平衡拱理论,建立三维数值模型,分析浅埋偏压隧道在CD法施工下围岩的力学特性,并提出采用注浆锚杆的中夹岩注浆加固技术。结果表明在隧道施工过程中,采用CD法施工,围岩形变较小,拱腰处形变相对较大;中夹岩出现水平位移,左右线隧道在拱腰处水平位移较小,平均值为4.63 mm;对小净距隧道中夹岩柱采用9 m长锚杆和4 m长小导管注浆加固,有效提高围岩整体稳定性。

山区隧道基于围岩稳定的合理开挖进尺分析

合理的开挖进尺是保障隧道施工安全与进度的关键,开挖进尺太小,稳定安全系数富裕,但费工费时,严重影响施工进度;开挖进尺太大,安全系数不足,会导致围岩变形过大甚至塌方。文中以屋场坪隧道为工程背景,分别从普氏平衡拱理论和Horn模型出发,采用不同的理论和计算方法相互印证,研究隧道围岩稳定与开挖进尺的关系,为隧道施工提供参考。

新奥法在隧道塌方中的应用

隧道塌方的一般原因是施工违背了“新奥法”支护结构设计原则,本文介绍了新奥法在隧道塌方中的应用。普氏平衡拱理论表明,在一定的地质条件下,塌方高度与开挖宽度成正比。实践证实塌方高度与普氏平衡拱理论计算结果基本相符。

回风顺槽掘进工作面掘进支护参数设计

为保证1901回风顺槽掘进工作面的安全高效生产,在分析研究1901回风顺槽功能、地质、瓦斯等条件的基础上,基于普氏自然平衡拱理论计算并确定锚杆长度、直径以及间距、排间距等参数,并在锚杆支护基础上计算并确定锚索长度、直径以及间距、排间距等参数,形成一套完整、准确的支护参数设计理念。