断层影响下巷道应力演化规律及围岩控制研究

运用现场监测、理论分析及数值模拟相结合的方法,对糯东煤矿断层影响下副平硐及回风大巷的变形破坏及其主要原因进行了研究.研究表明,在断层影响下,副平硐顶、底板产生拉伸破坏,两帮发生鼓出变形;回风巷道与副平硐交叉处发生剪切滑移破坏,底板发生明显的拉伸破坏.提出了新的巷道施工与支护方案.实践表明,采用新的巷道施工与支护方案后,巷道围岩变形明显降低,其稳固性得到了大的改善.     

逆断层倾角对断层两侧巷道围岩稳定性的影响

运用UDEC数值模拟软件,建立40°、60°、80°3种倾角的逆断层模型。通过分析巷道围岩塑性破坏特征、顶底板和两帮的移近量以及围岩垂直应力分布特征,研究逆断层倾角和上下盘关系对两侧巷道围岩稳定性的影响。研究结果表明:巷道在逆断层上盘时,随断层倾角增大,围岩稳定性有降低的趋势;若巷道布置在逆断层下盘,断层倾角为60°时巷道围岩稳定性最差;若巷道布置在逆断层下盘,则顶底板移近量均小于在上盘时,而围岩塑性区范围、两帮移近量和巷道两侧应力的集中程度大于上盘,且断层倾角越大差值越大。     

富水断层破碎带对隧道围岩稳定性的影响

为研究富水断层破碎带对隧道围岩稳定性的影响,以吉莲高速公路永莲隧道工程为背景,对其穿越断层破碎带的一段区域进行变形破坏数值模拟研究,并在此基础上,分析了断层破碎带厚度、倾角以及水头压力对围岩变形的影响。研究结果表明:随着隧道向前推进,掘进工作面岩体位移将在与破碎带间隔距离为9 m时开始呈"瀑布式"增长,而掘进工作面前方岩体松动圈则会在间隔距离6 m时与断层破碎带松动区相连,出现导水裂隙通道,引发突水灾害;隧道掘进工作面靠近破碎带时,其最大纵向位移与破碎带厚度关系不大,而与破碎带倾角和水头压力分别呈指数衰减和线性关系;隧道在破碎带内开挖产生的最大位移分别与破碎带厚度、倾角以及水头压力呈指数衰减、抛物线和线性关系。     

断层破碎带与采准巷道围岩作用机理模拟研究

断层破碎带经常引起金属矿山采准巷道的垮冒 ,对围岩的稳定性造成严重影响。为评价程潮铁矿断层破碎带对采准巷道的作用 ,在详细进行现场工程地质调查的基础上 ,采用数值模拟计算方法 ,模拟不同倾角、不同距离的断层破碎带与巷道围岩的相互作用过程 ,进行应力、位移和塑性区 3方面的对比分析。研究结果表明 ,对不同倾角的断层破碎带 ,位移变化最大的是 10°断层 ,断层破碎带离巷道越近 ,对围岩稳定的影响程度越大。     

高水平应力条件下某钨矿巷道围岩稳定性分析

某钨矿在开挖巷道过程中,受高水平应力影响,巷道两帮及顶底板出现不同程度的挤压变形与破坏,为对后期巷道维护方案提供理论依据,采用Phase2软件模拟分析在水平应力作用下各区域巷道围岩塑性区范围变化情况,研究表明:巷道顶板的稳定性很大程度上受水平构造应力影响,并存在极值λ,当高于此值时,围岩稳定性迅速下降;当岩石存有结构弱面时,塑性区范围大大增加,甚至可能超过巷道宽度,在一些关键部位和破碎带区域需要进一步支护。     

爆破荷载下近断层巷道稳定性研究

为研究爆破荷载对近断层巷道突水以及稳定性的影响,以屯留煤矿回风大巷为背景,采用FLAC3D对不同爆破荷载作用下近断层巷道的应力、位移、涌水量以及塑性区分布特征进行了数值模拟分析。研究结果表明：①爆炸荷载作用下近断层巷道顶板、底板、两帮以及开挖面的最大位移要比不考虑爆破荷载时分别大约5%～12%、12%～14%、89%～143%、33%～61%|②爆炸荷载作用下巷道在开挖面距断层破碎带等于7m时,巷道前方岩体塑性区就会与断层破碎带贯通形成导水裂隙通道,此时,开挖面涌水量会随开挖面距断层距离减小而逐渐增大,且增大速率越来越快|③随着爆炸峰值应力的增大,近断层巷道周边岩体最大位移、塑性区破坏深度分别呈指数递增式和指数衰减式增长|同时,巷道开挖面涌水量随开挖面推进表现出的“渐进增长”特征也会越加明显|④相同爆炸峰值时间下,巷道与断层破碎带之间水力通道被打通的时间节点大体一致,但爆炸峰值时间越大,相同进尺下巷道开挖面的涌水量也将越大。     

断层破碎带巷道支护方式数值模拟优选

在现有破碎段巷道围岩稳定性及支护方式选择、优化理论和分析方法的基础上,应用数值模拟软件FLAC3D对破碎带地质条件下相同断面形状巷道围岩的不同支护方式进行模拟比较,以确定合理的支护方案,为现场施工提供依据。     

断层破碎带巷道支护方案数值模拟分析

该文针对新疆某矿-400m胶带大巷具体工程地质条件,提出了两种不同的支护方案,并采用FLAC2D数值计算软件对两种不同支护方案的巷道应力分布、塑性区分布及巷道变形进行了模拟。结果表明,巷道采用方案二进行支护,巷道围岩可得到有效控制。     

锚固位置对深部巷道围岩变形控制影响

以戛达煤矿1700运输巷为研究对象,基于FLAC^3D数值模拟软件,结合理论分析,研究不同锚固方式对巷道稳定性的影响,并针对性地提出控制巷道围岩变形的合理方案.研究结果表明：(1)巷道围岩的变形量与塑性区的大小呈正相关性,即巷道围岩的塑性区范围越大,巷道的形变量越大;(2)锚杆锚固端位于弹性区内比位于塑性区内更能有效控制巷道围岩塑性区的发展,也更能有效控制巷道的变形;(3)在大变形巷道中,巷道围岩的塑性区往往很大,锚杆长度难以满足要求,采用以“中空注浆锚索+锚杆”为主体,以“金属网+锚喷”为辅助的综合控制技术方案能有效控制巷道围岩的大变形.     

地应力分布规律对巷道围岩稳定性的影响研究

为了揭示地应力分布规律对巷道围岩稳定性的影响,采用数值计算和理论计算相结合的研究方法,研究了地应力场对巷道围岩稳定性的影响。研究结果显示:巷道围岩所处的地应力场类型不同,其围岩稳定性差别较大;当巷道围岩处于构造应力场下时,水平应力对于顶板下沉量的影响要大于对两帮内移量的影响;自重应力场下,垂直应力对顶板和两帮位移量的影响趋势基本一致。     

程潮铁矿采准巷道围岩稳定性数值模拟研究

松软破碎围岩的巷道支护一直是困扰地下金属矿山生产的重大技术难题。结合程潮铁矿东区的具体工程地质条件和采场布置参数，采用FLAC软件对无断层破碎带无支护、有断层破碎带未支护和有断层破碎带喷锚网支护3种情况进行模拟研究。并从应力、位移和塑性区3方面分析巷道围岩的稳定性。模拟计算表明，现场所采用的支护方案是正确的。     

基于微震监测的掘进对巷道围岩稳定性影响规律

为了得到岩体破裂滑移对巷道围岩(煤柱、煤体及顶板)的影响,以山西潞宁煤矿22117风巷为研究背景,利用微震监测系统对潞宁煤矿22117风巷进行微震监测,得到围岩破裂的微震响应特征并对其进行分析.结合现场实际情况,利用FLAC~(3D)模拟软件建立三维模型,并进行数值模拟计算,对巷道掘进时顶板稳定性规律进行分析.结果表明:掘进对顶板影响表现为由巷道顶板-煤柱及其上方顶板-煤体及其上方顶板逐渐发展的一个过渡过程;巷道顶板受掘进直接影响的范围为距迎头32.6 m范围内;掘进动力扰动对后方煤柱顶板破裂的微震具有滞后效应,滞后范围约为93.3 m.     

地应力与巷道轴向夹角对巷道围岩稳定性影响研究

以晋煤集团赵庄矿变形破坏严重的5302工作面回采巷道为工程背景,研究地应力与巷道布置轴向夹角的变化对巷道围岩移近量和巷道稳定性的影响,采用理论分析确定合适的角度,并利用FLAC3D数值模拟软件对不同角度关系情况下围岩情况进行模拟和对比,最后通过现场实测所得数据对分析结果作了现场实证,确定出巷道布置时与地应力角度的合理范围,从而优化巷道的支护效果,提高巷道的稳定性,为以后类似条件巷道的布置提供指导。     

象山煤矿21510回风巷过断层破碎带围岩控制技术

巷道过断层期间围岩破碎,极易发生冒顶、底鼓和片帮事故。为探究巷道过断层破碎带时围岩变形及控制措施,以21510回风巷为研究对象,采用数值模拟和现场实测的研究方法,对比分析巷道掘进正常段和过断层时围岩应力及变形特征,采用“超前注浆+锚网索梁联合支护”有效控制过断层破碎带时巷道围岩变形,确保巷道稳定和生产安全。     

穿断层破碎带巷道围岩破坏特征及其控制

以晋华宫矿12#层307盘区集中轨道上山穿越断层破碎带围岩控制为工程背景,根据巷道穿过的围岩的岩性和破坏特性将12#层307盘区集中轨道上山穿过的断层的岩层初步分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三大类,支护时选其中强度最低的Ⅴ类岩(粉砂质泥岩)为支护研究对象。通过结构补偿锚索将钢支架-锚索进行耦合支护,形成一个支护整体来控制围岩的变形,发挥主-被动支护各自的优点。工业实践表明:所采用的支护形式能够断层破碎带的围岩的变形,达到设计要求。     

矩形巷道支护预紧力对围岩稳定性的影响

以凉水井煤矿3-1煤破碎顶板为研究对象,对锚杆索预紧力对巷道围岩稳定性的影响进行分析。采用数值模拟的方法,分析了不同预紧力条件下,矩形断面巷道围岩的稳定性变化规律,得出不同预紧力情况下,巷道围岩变形及破坏特征,通过数值模拟,提出3-1煤矩形巷道锚杆索支护最佳预紧力方案,以达到充分发挥锚杆索的主动支护作用,降低劳动强度,提高经济效益的目的。     

侧压力对巷道塑性区分布规律影响的研究

为了研究不同侧压力对巷道围岩塑性区分布规律的影响,首先基于巷道围岩的应力分布特征计算出围岩应力,然后以摩尔-库仑强度准则推导出巷道塑性区的边界方程。通过理论计算出了不同侧压力下巷道围岩塑性区的变化规律,并以数值模拟进行了验证,得出了不同侧压力系数下圆形巷道塑性区的分布规律,此分布规律与现场实测一致。     

推进速度对回采巷道稳定性的影响

针对母杜柴登煤矿1202综采工作面运用力学分析、数值模拟对不同回采速度下工作面前方垂直应力、回采巷道垂直应力的分布规律及回采巷道围岩变形特征进行研究。研究表明:回采速度较快时,工作面前方煤体内支承应力相对较大、影响范围相对小,并提出了优化支护的理念。现场矿压观测表明,推进为速度1.6 m/d时顺槽顶底板、两帮变形量约为8 m/d时的2倍。研究认为适当加大工作面回采速度,可以提高回采巷道稳定性、降低围岩变形量。