基于岩石强度理论计算的软岩巷道支护方法.pdf

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1、VoI．19。No．2第19卷第2期中国矿业2010年2月CHINAMININGMAGAZINEFebruary2010基于岩石强度理论计算的软岩巷道支护方法一n～一～一～¨一～一∞∞．～～一一～一一张立新(七台河职业学院，黑龙江七台河15460O)摘要：本文以新强煤矿巷道支护为工程实例，根据岩石强度理论，对采区软岩巷道围岩特性进行了理论计算。对巷道围岩性质、原有支护方式进行了计算分析。通过理论计算，设计出锚网索联合支护形式，通过现场观测证明对该矿软岩巷道实施的锚网索联合支护获得成功，解决一I咖了该k一_∞=朗矿．一高Jm应劬神∞力～软一rJ岩f～唔巷一

2、m道C"眦的支护难题。关键词：围岩；软岩；锚网索联合支护中图分类号：TD353．6文献标识码：A文章编号：1004—4051(2010)02—0096—04Theoreticalcalculationsbasedonrockstrengthofthesoftrockroadwayapproach一舳g一叫u至l一m一～一n_～薹Ⅲ_¨一w1m．堆雌一ZHANGLi—xin(QitaiheVocationalCollege，Qitaihe154600，China)ro姗r叶u哪ms随着煤炭连续开采，浅部资源越来越少，目1问题的提出一～～一～一前矿井多数已转

3、向深部开采，大应力软岩巷道支黑龙江七煤集团所辖新强煤矿，设计年产量护问题越来越突出．据统计，我国目前煤炭开采为120万t，现可采第5层组。分别为5—1，每年开掘巷道大约7000km，其中软岩巷道约占5—2，5～3煤层顶板为深灰色和灰色泥岩，该岩石600km由于软岩巷道的支护问题，每年大约有遇水膨胀，膨胀应力和膨胀率大，是我国较为典lOOkm的软岩巷道需要维护和返修。因此，能否型的软岩矿井。由于二采区回采巷道(支护：梁解决好软岩巷道的支护问题，是我国煤矿开采向长2．2m，腿长2．4m，11矿用工字钢金属棚梯形深部发展和安全生产的关键问题。巷道)准备期问巷道

4、压力大，围岩变形严重，巷目前，深部开采高应力软岩巷道支护设计主道遭到严重破坏，主要显现为：棚子扭曲、折断；要有三种方法，即现场测量法、工程类比法和强巷道断面明显缩小；个别地段底板起臌。使生产度计算法。本文结合现场实测数据通过强度计算无法正常进行。在准备相邻采区准备巷道时，对法探讨围岩和支护间的关系，解决高应力软岩巷二采区的回采巷道影响严重，迫使准备巷道推进道的支护问题。工作无法进行。2新强矿第5层组岩层物理力学参数新强矿5层组5—1煤层岩层物理力学参数见收稿日期：2009—10—09表1～表5。第2期张立新：基于岩石强度理论计算的软岩巷道支护方法97表2

5、新强矿煤岩单向抗拉强度测定结果表3新强矿煤岩单向抗压强度测定结果3围岩特性计算模量为E一5．1x10。MPa，泊松比===0．24，天然根据现场实际情况，煤层顶底板为松软岩体，视密度)，===23kN／m。，取系数m一1，S一0．004；则根据强度理论对巷道围岩计算，并绘制围岩塑s一0．0001。性位移与支护抵抗力特性曲线。根据实测原岩最3．1塑性区岩体强度大主应力值为P。一14MPa，5—1煤层顶板岩石为在破坏准则中，霍克一布朗以破坏时最大和灰色砂泥岩。单向抗压强度为一19．1MPa，弹性最小主应力术语表达这一破坏准则，这些应力之98中国矿业第19卷问

6、的关系用下述方程来定义：最小主应力，在三轴情况下的侧限应力；o'c为组一+(狮+SO")“成岩体完整岩块的单轴抗压强度；m、s为经验常式中：为破坏时的最大主应力；。为破坏时的数；、s为经验常数。表4新强矿煤岩弹性模量、泊松比测定结果岩石一，试件尺寸破坏载荷弹性模量泊松比平均弹性模量再；{}一一名称～长(cm)宽(cm)P(kN)E10(MPa)E}10(MPa)——————————————_『———————————————～__『—————————一5—1煤层顶板(3)灰白色砂石25．485．4063．511．060．1810．6系数m总是一个有限的正值

7、，其变化范围从内的岩体是不可能始终保持原来那种极限平衡状0．001(强扰动岩体)到大约25(坚硬完整岩体)，态的。塑性区内岩体的内聚力、内摩擦角会逐渐系数s值的变化从0(节理化岩体)到1(定整岩降低，因而塑性区的应力会继续松弛，塑性区也石材料)。会进一步扩大。塑性区是弹塑性岩体中与巷道相连的某一区R—Rzr鱼+之]域。修正后的强度公式也适用于塑性区。Lmc；J即：·7。(+0·0025)1一+(3+s)式中：R。为巷道半径；P为支护力。式中：为完整岩块的单向抗压强度。3．3弹性区位移如果巷道埋深超过软化临界深度，应力高于岩石M===。(等)。++s]一号

8、一0．372强度的部分岩体就发生破坏，靠近壁面的岩体最先破D一一————————