深井開采裂隙水頂板強(qiáng)度弱化機(jī)理及支護(hù)參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、近年來隨著煤礦開采深度的增加,井下地質(zhì)環(huán)境變得越來越復(fù)雜,尤其是高地應(yīng)力伴隨有較大淋水區(qū)域的巷道,隨著巷道的掘進(jìn)圍巖會經(jīng)歷失水-吸水-失水的不間斷循環(huán),再這樣的循環(huán)中圍巖的裂隙度、物理屬性、強(qiáng)度都會發(fā)生相應(yīng)的改變,進(jìn)一步導(dǎo)致應(yīng)力環(huán)境的改變,如果未進(jìn)行及時支護(hù)和加固措施則巷道會發(fā)生大變形、甚至冒頂。因此,開展裂隙水巷道頂板強(qiáng)度弱化機(jī)理及支護(hù)加固研究,具有重要的科學(xué)與工程意義。
　　針對陳滿莊礦井典型的裂隙淋水巷道頂板條件,對現(xiàn)場采取

2、的巖煤試樣進(jìn)行了物理力學(xué)參數(shù)的測定、水對砂巖物理力學(xué)參數(shù)的影響實(shí)驗(yàn)、以及原巖應(yīng)力測定等深井裂隙水頂板巷道物理力學(xué)條件的系統(tǒng)研究。發(fā)現(xiàn)本礦的最大水平應(yīng)力成為巷道失穩(wěn)破壞的主要力學(xué)因素,并且再含有較高滲透壓力的巖體中,其內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度都有所改變,承受相同滲透壓的巖體,其強(qiáng)度隨著圍巖應(yīng)力的升高而增大;再固定的圍巖應(yīng)力環(huán)境中,滲透壓的升高卻導(dǎo)致巖體強(qiáng)度的下降。
　　應(yīng)用彈塑性理論的基本知識,對裂隙水影響下簡化圓形巷道在有效支護(hù)條件下

3、圍巖塑性區(qū)半徑和位移進(jìn)行了模擬演示,發(fā)現(xiàn)水作用下巷道塑性區(qū)半徑及位移較無水狀態(tài)下增大,并分析得到了裂隙水水巷道塑性區(qū)半徑和位移與原巖應(yīng)力、支護(hù)強(qiáng)度、原始滲透水壓力、有效水壓力系數(shù)以及內(nèi)聚力之間的變化規(guī)律。現(xiàn)場鉆孔探測與COMSOL3.5a多場耦合數(shù)值模擬相結(jié)合,詳細(xì)研究了頂板強(qiáng)度弱化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)水作用下3206巷道頂板裂隙在掘進(jìn)穩(wěn)定期間仍在擴(kuò)展發(fā)育,且頂板下沉量隨著巖石含水率增加而逐漸變大,從而揭示了富水巷道頂板強(qiáng)度弱化的基本原理和規(guī)律。