高侧压软岩巷道破坏机理及控制技术研究

为揭示高侧压软岩巷道底鼓和侧鼓的机理,以陕西某铜矿为工程背景,从岩体性质、地应力分布、巷道形状和支护条件等方面进行了理论分析和FLAC3D数值分析。结果表明:巷道底鼓和侧鼓的根本原因是围岩软弱破碎和水平地压大,顶板矢跨比为0.33、底板矢跨比为0.2、侧帮矢跨比为0.09时对控制巷道变形最为有利;与直墙平底三心拱相比,马蹄形巷道顶板下沉量下降为6.8%,底鼓量下降为20.7%,侧鼓量下降为10.7%;与不耦合支护相比,耦合支护使巷道底鼓量降低34.1%,侧鼓量降低41.4%;与底板不支护相比,底板支护底鼓量降低20.4%,侧鼓量降低15.5%。在优化巷道形状的基础上,采用"喷锚网+全断面钢架+架后袋装充填圈"的联合支护方式,顶底板移近量为14.5mm,两帮移近量为32mm,能够保证巷道稳定。

深部高侧压巷道围岩失稳机理及控制对策

针对金川矿山958中段出现的巷道破坏现象,运用理论分析、力学推导、数值计算、工程试验等方法,模拟不同侧压下巷道围岩变形过程,揭示围岩失稳机制及支护失效机理,探究高侧压巷道稳定控制对策,提出"拱梁联合支护"方案,完善锚固作用下"围岩承压拱"计算模式,构建"底板—桁架梁"力学模型,并通过解析微分控制方程进行支护参数反演。调查研究表明,巷道顶底板变形比重与侧压系数?呈非线性正相关,围岩受力状态及位移形变随?变化;高水平构造应力、骤变部位集中应力是低相对强度围岩失稳和高关联度支护体失效的主要诱因;兼顾局部和整体强度关系、改善不良应力状态、增强围岩承载能力为高侧压巷道稳定性控制的关键;锚杆应力维体与围岩相互作用形成承压拱可分消应力作用;底板桁架梁横撑底脚,减弱两帮向内收敛挤压趋势。监测结果显示,巷道变形速率减缓和变形幅度降低,整体稳定得到控制。

近水平层滑构造高侧压系数对防突卸压角的影响研究

为确定近水平层滑构造高侧压系数对上保护层开采保护范围的影响,以韩城矿区下峪口煤矿为工程背景,分析了不同侧压系数对被保护层垂直应力演化、弹性能分布的影响,理论分析得出保护层开采后在煤层走向上产生高地应力梯度,进而减小防突卸压保护角;采用数值模拟方法得出保护层开采条件下煤层走向防突卸压角随侧压系数增大而减小,工作面倾斜上、下方的防突卸压角基本不受侧压系数影响的规律。该研究可为矿井被保护层工作面布置及瓦斯治理提供符合矿井实际的科学依据,并对相似矿井保护层开采范围的确定具有借鉴意义。

侧向应力真的会影响沉降吗？

一些施工技术的革新，如挤密灌浆、旋喷桩的回旋成孔、夯扩桩中斜截面夯锤的使用，都强调现场土体侧向应力的增长。这里提出的问题是，侧向应力的影响除了加密土体，或提高桩土界面的摩擦力外，是否会减小地基土体的沉降。正常固结土侧向受力达到被动极限状态后，再施加竖向荷载得到一系列摩尔圆，它的应力路径表明土体有一个从固结状态到线弹性状态的转变。这一转变需要，同时也依赖于颗粒间摩擦力方向的改变，这些改变将产生很小的应变，而不需要土体很明显地受压，产生的超静孔隙水压力将通过加固土体的夯扩桩消散。就象公路路基所起的作用一样，加固处理后的土层将使应力扩散到下卧土层。