高偏应力煤巷围岩拉剪破裂特征及分区控制方法研究

为获得高偏应力巷道围岩拉剪破裂特征并提出优化支护方案,以山西某矿孤岛工作面为背景,采用理论分析、数值模拟、相似模拟相结合的研究手段,分析了高偏应力条件下巷道围岩拉剪破裂分布特征及演化规律,揭示了托顶煤巷道围岩拉剪破裂机制,提出了高偏应力条件下巷道围岩沿掘进方向的全长分区控制方法。研究结果表明:(1)当侧压系数λ为0.60时,巷道围岩两帮呈“楔形”破坏,顶底出现明显卸荷并在巷道围岩四角点处产生应力集中;侧压系数λ逐渐减小至0.24的过程中,巷道围岩以两帮破坏为基础,在剪切应力作用下“蝶叶”逐渐发育,并最终形成蝶形破裂。(2)开挖破坏区围岩的浅部存在拉剪混合破裂区域,以张拉破裂为主;围岩深部为剪切破裂。围岩破裂演化过程可划分为3个阶段,分别为环自由面的自身破坏阶段、“蝶叶”孕育扩展阶段和“蝶叶”扩展稳定阶段。(3)定义了基于巷道全长分区的应力阈值,提出了掘进巷道全长分区支护方法,可为后续采煤工作面巷道的差异化支护提供理论参考。

套芯法地应力测量中钻孔轴向主应力偏高现象探析

通过对地应力实测资料的分析,论述了套芯法地应力测量中产生钻孔轴向主应力偏高现象的原因,提出了克服此类现象的针对性措施。

高应力软岩巷道围岩塑性区恶性扩展过程及其控制

以曲江煤矿-850 m东大巷延伸段深部高应力软岩巷道为工程背景,采用理论分析、数值计算、现场试验等手段,分析了高应力软岩巷道围岩塑性区的产生、形成过程。塑性区的发展一般经历5个阶段,即塑性点的出现、塑性环的形成、塑性环局部畸变、塑性区非均匀扩展、塑性区恶性扩展等。认为巷道围岩失稳主要是塑性环的局部畸变导致了塑性区的恶性扩展所致,要控制巷道围岩稳定,关键对策是控制塑性环的局部畸变,其次是控制塑性区的恶性扩展,使围岩塑性区尽可能均匀缓慢发展。根据塑性区控制原理,提出了"锚网索喷+底板锚索+局部锚索或注浆加强"的支护方案并在该巷道实施。数值计算表明,该巷道塑性区总体均匀发展,没有发生恶性扩展。现场监测结果显示,所采用的支护方案较好地控制了围岩。