锚杆注浆联合支护大断面煤仓硐室围岩变形分析.pdf

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1、第23卷第4期湖南科技大学学报（自然科学版）Vol.23No.42008年12月JournalofHunanUniversityofScience&Technology（NaturalScienceEdition）Dec.2008锚杆注浆联合支护大断面煤仓硐室围岩变形分析11,21,21,2王卫军，张鹏，彭文庆，彭刚（1.湖南科技大学能源与安全工程学院，湖南湘潭411201；2.南方煤矿绿色安全开采技术及装备重点实验室，湖南湘潭411201）摘要：以土朱矿井煤仓硐室为例，运用损伤力学分析了巷道开挖效应；利用FLAC4.0数值模拟软件计算分析了大断面硐室围岩的稳

2、定性，并建立了无支护和锚杆注浆联合支护两种模拟方案，两种方案模拟结果的对比显示锚注联合支护形式能够有效地加固围岩和控制围岩变形；通过工程类比法和FLAC数值模拟相结合对大断面硐室锚杆注浆联合支护方案进行了设计，确定了锚注联合支护参数，通过后期的现场观测，说明了锚杆注浆联合支护在大断面煤仓硐室支护中效果良好，能够保证硐室围岩的长期安全稳定.图4，表2，参9.关键词：大断面；煤仓硐室；围岩变形；数值模拟；锚杆注浆联合支护；损伤力学中图分类号：TD322+.4文献标识码：A文章编号：1672-9102（2008）04-0006-04随着开采深度的不断向下延伸，矿山压

3、力显现日方向设爬车机，补偿高差2.0m.-50m煤仓全高17m，趋明显，如大范围片帮、脱皮掉壳、顶板离层、下沉等，仓高13.2m，有效储煤高度9m，煤仓直径4.6m，有效2造成巷道支护难度越来越大.土朱矿－50m煤仓埋深容积150m.-50m煤仓给煤机硐室位于煤仓出煤口400mm，围岩松散破碎，矿压显现明显，为满足安全生下部平台，平台高1.8m，宽3.6，长3.2m，平台下煤仓产需要，确定合理的煤仓支护方式和支护参数就显的中线底板高度2m.煤仓直径4.6m，开挖直径5.6m，尤为重要.作者运用弹塑性力学损伤对工程进行了计浇注混凝土厚度为0.5m.算分析，并用工

4、程类比法和FLAC相结合的方法确定该硐室埋深约400m，围岩主要为泥质粉砂岩，由了合理的煤仓支护方式和支护参数，证明了锚注联合于该水平煤仓硐室断面大、结构复杂，围岩较破碎，施支护在大断面硐室支护中的可行性.工工艺复杂，硐室开挖后，应力重新分布，会发生局部范围的应力集中，围岩塑性变形严重，承载能力急剧1工程概况下降，在较小的采动影响下，就有片帮和冒顶现象发生，造成支护极为困难，是矿井延深工程中主要的技土朱矿井位于金竹山矿区南段中部，为涟邵矿业集团金竹山实业有限公司之骨干矿井，1970建成投术难题之一，因此，进行合理支护设计与施工具有重要意义.产，设计生产能力40

5、万吨/年，矿井为平硐暗斜井开拓，一水平运输大巷标高为-50m，二水平运输大巷标2围岩变形损伤力学分析高为-250m，目前矿井正处于水平接替时期.-50m水平硐室包括翻车机硐室、煤仓以及给煤机硐室.-50m结合巷道围岩岩体在开挖卸载时的特有力学性翻车机硐室长9m，净宽6m，净高5.6m，净断面态，运用卸荷岩体脆弹塑性损伤力学进行巷道开挖效2应的研究分析.判断岩体是否进入塑性状态，文献[1]30.96m.在重车进车方向设单道阻车器，在空车出车从一般加、卸载判断准则出发，针对工程上常用的收稿日期：2008-06-10基金项目：国家自然科学基金资助项目（5067404

6、5）作者简介：王卫军（1965-），男，湖南涟源人，博士，教授，主要从事软岩、煤巷支护等方面的教学与研究.6Drucker～Prager准则，推导出相应的加、卸载准则.3稳定性数值分析2.1基于D-P准则的加、卸载准则3.1模型的建立Drucker-Prager准则的屈服函数表达式为[4]数值模拟软件采用美国Itasca公司FLAC4.0，根f=aI1+姨J2-k.（1）据工程实际情况和考虑边界效应的影响，将模型尺寸式中，a、k为与岩体抗剪强度参数c、φ有关的材料参划分为宽×高=60m×60m，网格为126×126，巷道为数；I1为应力第一不变量；J2为应力偏

7、量的第二不变量.矩形，宽4.6m，高3.35m，模型采用应力边界条件，模型对（1）式两端全微分得：上表面施加均匀的垂直压应力，按巷道上覆岩体的自11df=a+σ[2σ1-（σ2+σ3）dσ1]σ+重考虑，模型两侧面施加随深度变化的水平压应力，模32姨J2型下表面垂直位移固定，左右两侧水平位移固定.11a+σ[2σ2-（σ1+σ3）dσ2]σ+2姨J233.2硐室围岩稳定性a+1σ1[2σ3-（σ1+σ2）dσ3]σ=3.2.1无支护时巷道变形状况32姨J2按照上述方法模拟结果如图1和图2所示，无支σσ（σ2σ1-σ2-σ3）dσ1σσσ护形式巷道围岩塑性区范围

8、非常大，达到8m以上，巷1σσσ）dσ