侧压系数及埋深对巷道围岩应力分布的影响.pdf

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1、能源技术与管理2015年第40卷第3期16EnergyTechnologyandManagementVo1．40No．3doi：10．39690．issn．1672—9943．2015．03．006∞@搬糍矗是曩、；豢业≥≥技蔓术囊≮；t誊避：霉：溪囊》§涛暴霭萋《嚣藩《；氟；侧压系数及埋深对巷道围岩应力分布的影响袁本庆，徐遵玉，张迎贵，曹建军，张永将t二(1．瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆400037；2．中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400037)[摘要]运用FLAC。数值模拟软件，分别对埋深600、800、1000m和侧压系数0．5、1、1．5情况下煤层底板岩巷顶底板和

2、两帮的垂直、剪切应力分布规律进行了模拟分析。结果表明：随着侧压系数的增加，巷道帮部围岩垂直应力呈递减状态，剪切应力、顶底板围岩垂直应力呈增大趋势；随着煤层埋深的增加，巷道围岩垂直、剪切应力集中区范围不断增大，峰值点位置逐渐向巷道围岩深部移动。研究结果对巷道合理支护选择具有指导意义。[关键词]侧压系数；埋深；垂直应力；剪切应力[中图分类号]TD712．5[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2015)03O163发生的变形破坏，采用FLAC。软件进行数值模1概述拟，围岩本构关系采用Mohr—Coulomb准则。我国煤矿建设中使用的巷道断面形状有矩2．1侧压系数的选取形、梯形、拱形、多边

3、形、马蹄形、椭圆形、圆形巷道围岩应力场中侧压系数对巷道周边围岩等l1]。矩形断面、梯形断面布置设备的断面利用率的应力分布以及巷道围岩变形有重要影响，是影最高，但其只能较好地承受顶压，承受侧压的能力响巷道周围岩体变形破坏的关键因素之一『5]。为差。为克服矩形、梯形断面承受侧压性能差的缺选取合理的侧压系数进行研究，特选取具有典型点，我国目前矿山主要巷道的形状采用半圆拱形代表意义的淮南矿区为例，其现场测试结果如表断面，其能承受较大的顶压和一定的侧压。目前采1所示。用相似模拟试验、围岩应力测试等方法研究半圆表1淮南矿区侧压系数测试成果拱形巷道应力分布的结果与真实情况误差较大，难以推广应用。根据相关研究

4、[3]，半圆拱形巷道失稳破坏的主要因素是巷道顶底板、两帮及墙基等关键位置应力的大小。当这些关键位置应力超过围岩的强度极限时，围岩将会破坏。而这些关键位置的应力与侧压系数(水平应力与垂直应力的比值)、埋深密切相关。文章利用FLACsn数值模拟软件川，对半圆拱形巷道的围岩应力随侧压系数、埋深变化规律进行研究。2数值模拟参数的选取从表1可以看出，淮南矿区标高为⋯720967m由于多数岩体可视作弹塑性介质，且本文主处各煤矿的最大水平主应力一般大于20MPa，最要研究半圆拱形巷道围岩应力分布规律，故特假大水平主应力为31．97MPa，说明原岩应力处于高定岩层属性为各项同性、连续、均质，同时利用叠应力状态

5、。从测试结果来看，各矿井的侧压系数一加原理[。般小于1．5，符合我国目前深部矿井的现状。本着对于岩体在达到其强度极限或屈服极限时所对比的原则，本次模拟选取侧压系数为0．5、1、1．5