隧道近距离下穿含水采空区施工方案及安全性评价

如何近距离下穿含水采空区是隧道修建过程中面临的一大难题。以成自宜高铁白云山隧道为背景,对隧道近距离下穿含水采空区的掘进和支护方案进行介绍,并通过FLAC3D软件构建白云山隧道及上部含水采空区数值模型,进行隧道施工模拟和各施工阶段隧道稳定性及渗流特征分析,并对隧道安全性做出评价。研究表明：为确保白云山隧道能近距离安全下穿含水采空区,应同时采取超前地质预报、超前小导管注浆、注浆加固等多种特殊施工工艺;隧道区域因受上部采空区开采引起的较大应力和位移影响而具备一定施工危险性,施工过程中采取的合理掘进及支护手段能保证围岩及衬砌的位移、应力、塑性区均处于较低水平,隧道施工稳定性得以保障;隧道施工区域会受上部近距离采空区积水渗透影响而存在涌水隐患,隧道施工过程中采用的超前小导管注浆及采空区注浆加固措施效果良好,掌子面、注浆圈及衬砌孔隙水压力均较小,隧道不存在涌水危险。     

地铁隧道下穿客运专线桥梁稳定性分析

地铁隧道下穿既有客运专线桥梁施工中,对桥梁的沉降变形有较高要求。以郑州地铁1号线某区间隧道下穿客运专线桥梁为工程依托,根据实际工程地质条件建立了三维数值模型,通过FLAC 3D模拟计算了隧道的施工过程,分析了地铁隧道围岩与既有铁路桥梁的变形情况。得出结论:围岩竖向变形主要集中在隧道拱顶和拱底,水平变形影响范围约1倍洞径;地表沉降主要分布在隧道正上方;隧道开挖过程中,既有铁路桥梁的桥墩产生了不均匀沉降,桥墩最大沉降差满足相关规范要求。研究成果可为类似下穿工程施工提供借鉴。     

开采扰动下底板巷道应力演化规律及围岩稳定性研究

为了研究开采扰动诱发底板瓦斯抽采巷围岩失稳问题,以龙凤煤矿5921底板瓦斯抽采巷为研究对象,采用数值模拟的方法分析了5921工作面开采过程中底板瓦斯抽采巷围岩应力演化过程及围岩变形破坏特征。研究结果表明：垂直应力在巷道跨度范围内随深度增加而增大,巷道位于工作面前方的位置,围岩应力分布特征大致相同,巷道位于采空区的部位,左帮岩体处于卸荷状态,而右帮岩体出现明显的应力集中现象;围岩变形在时空上相较工作面开采有一定的滞后,底板瓦斯抽采巷最大变形位置滞后于回采工作面10～30 m,工作面前方10 m范围内围岩变形呈增加趋势;底板瓦斯抽采巷位于采空区范围内的部位破坏以拉伸破坏为主,位于煤壁前方支承压力区的部位破坏则以拉伸-剪切组合破坏模式为主,巷道顶板垮落、底鼓的风险较大。     

浅析近距离煤层巷道的布置与支护

<正>近距离跨采对巷道围岩稳定性影响分析煤柱上支承压力分布是开采影响岩层相互作用的结果,是开采引起集中应力在煤层与直接顶界面上的直接反映。近距离跨采巷道围岩位移受开采引起的整体位移场影响较大,而不单纯决定于煤柱侧支承压力的作用。留设保护煤柱时,底板岩巷应位于集中应力区的外侧或跨采时工作面应推过足够距离,使巷道靠近采空区应力恢复区的下方。围岩应力演化具有以下特点:由于开采引起上     

公路隧道穿煤矿采空区段围岩稳定性研究

以某隧道穿煤矿采空区为研究对象,建立隧道穿采空区施工数值模型,对隧道穿煤矿采空区段塑性区分布、围岩应力及变形规律进行研究。结果表明:围岩变形明显区域及最大变形值主要集中在采空区下部岩层,该研究对保证隧道穿煤矿采空区安全施工有重要的工程意义。     

基于数值模拟的复杂采空区稳定性分析

在详细调查某矿山复杂采空区空间形态和分布情况的基础上,利用软件耦合技术建立了采空区的三维数值模型,并采用FLAC3D对采空区稳定性进行了模拟计算。根据模拟结果对围岩的应力、位移和塑性区的分布规律进行了深入研究。结果表明:采空区角隅处出现明显的应力集中且发生剪切破坏,顶板中央区域有较大的拉应力产生;围岩产生向空区的变形,最大变形位于采空区顶底板;相邻采空区围岩应力和位移出现叠加,表现出采空区的"群效应",这些区域围岩的应力和位移相对较大,是容易产生破坏的区域。总体而言,采空区目前处于稳定状态,建议矿山充填采空区以控制围岩变形。     

多层钒矿体开采应力迁移规律和分布研究

针对多层钒矿体重叠分布、相邻矿层开采重复扰动、围岩应力分布复杂等问题,采用理论分析和数值模拟方法,建立了单层矿体矩形采空区围岩应力分布平面模型,并结合数值模拟结果,拟合了单层矿单采场采空区围岩垂直应力峰值变化率与其跨度关系式,分析了单层矿多采场围岩应力叠加特征;在此基础上,定义了双层矿体开采时采空区相对位置关系类型,研究了双层矿采空区不同跨距和垂距对其围岩应力分布特征的影响规律。研究表明:钒矿体采空区围岩存在典型的应力释放、应力跌落、应力增高和原始应力等4区分布特征,采空区跨度越大,其应力峰值越高,且应力增高区以深围岩内的应力变化率随着与应力峰值点距离的增大按照幂函数关系减小,应力跌落区内的应力变化率随着与应力峰值点距离的增大而增大;相邻采空区的应力增高区会在两者间的矿柱内叠加,矿柱内某点的应力变化率为两侧采空区分别在该点引起的应力变化率之和;当下层采空区应力释放区与上层采空区应力增高区重叠时均导致围岩内拉应力增高,当上层采空区的应力释放区与下层采空区任一区域重叠时均导致压应力降低;上下采空区重叠与非重叠区域的交汇处应力变化显著;根据多层矿体开采应力迁移规律,提出采空区强、弱扰动距,划...     

深井跨采巷道围岩应力分布及变形规律模拟研究

基于煤矿跨采过程中存在的工作面矿压显现加剧、巷道围岩难于控制等现实问题,结合具体工程条件,应用FLAC数值模拟软件对上方工作面开采过程中的巷道围岩应力分布特点及围岩变形移动规律进行了模拟研究,得出了工作面前方移动支承压力在底板的传播引起底板岩层处于应力升高区,位于该区内的底板巷道,随着工作面的推进,巷道依次处于原岩应力区、应力升高区、卸压区和卸压稳定区,且在工作面距离跨采巷道前后50 m范围内,应力集中程度较强。在跨采期间,巷道的主要变形发生在工作面跨巷道的时间段,2帮应力集中程度强于顶底板,并引起巷道一定程度的变形。     

刀柱采空区上行开采应力分布规律数值模拟

针对大同矿区刀柱采空区安全上行开采问题,运用UDEC数值模拟软件研究了刀柱采空区形成时和上行长壁开采过程中采场应力分布特征以及刀柱煤柱的塑性区分布规律。研究表明:下煤层刀柱开采引起刀柱煤柱应力集中;上行开采引起刀柱煤柱应力分布的进一步演化,根据各刀柱煤柱受采动应力的影响将其分为应力降低区、应力升高区和应力稳定区;主关键层初次破断时,超前位于上行工作面下方的刀柱煤柱应力峰值及塑性区分布范围达到最大。晋华宫矿刀柱采空区上行开采底板位移观测情况验证了研究成果的可靠性。     

金属矿山开采过程上覆岩层应力与变形特征

采用数值分析方法, 研究了动态开采过程中金属矿山采空区覆岩在拉应力、垂直应力作用下的位移及变形破坏特征。研究发现拉应力对覆岩造成的破坏较其它应力显著, 是覆岩垮落的主导因素。分析覆岩内部垂直应力发现: 开采初期覆岩内部压应力显著, 随着开采进行, 在采空区的正上方, 压应力逐渐向拉应力过渡; 垂直应力呈“凹”形分布在采空区两端部, 其形状和应力值随采空区的增大而增大。随着工作面的推进, 覆岩下沉范围和下沉量均逐渐增大; 下沉曲线的最大下沉点, 向工作面推进方向逐渐移动; 下沉曲线的光滑程度体现了监测点在覆岩所属区域是弹性区、塑性区还是垮落区。研究结果可为矿山围岩支护提供一定参考依据。