软岩巷道变形破坏原因的分析.pdfVIP

·202· 矿山建设工程新进展——2005全国矿山建设学术会议文集(下{jB) 软岩巷道变形破坏原因的分析 郭涛任晓东 (淮北矿业集团工程建设公司 安徽淮北235100) 摘要：对淮北矿业集团公司芦岭煤矿软岩巷道进行了全面的测试，分析了巷道变形及底鼓的原因 确定了巷道围岩塑性区的参数，在此基础上计算和测试了巷道表面的位移和地压。 y关t词：软岩；铡试；研究 淮北矿业集团公司芦岭煤矿二水平西轨道大巷位于一590水平(以下简称西大巷)，所 穿过的岩层地质构造复杂，深部断层发育。采用了锚喷、u型钢半圆拱支架、全封闭u型钢 支架等几种不同的支护形式，但巷道变形较大，出现不同程度的破坏，尤其是底鼓严重，最大 m试验段，设置测 可达1．5m。为了准确掌握巷道断面变形量及其规律，在西大巷设置了30 点、安装测试仪器。 l巷道概况 西大巷的断面如图1所示。巷道所处岩层基本是砂质页岩，局部有细砂岩，其岩性测试 结果如表l所示．此砂质页岩属于软岩。根据地震部门提供的反演与实例资料，在黄淮地区 MPa。其与西大巷方位 存在构造应力场，其主应力的方位约为NET8。，最大水平主应力约22 m，相互干扰，引起围岩应力升高。而西大巷基 夹角约42。，上山底板距西大巷顶板垂距为21 m。 本无水，水沟设计深0．5m，其底板标高为一590 图l西大巷断面图 巷道及硐室的设计与施工 ·203· 裹1 岩石性质 橇密度 抗压强 抗拉强 凝聚力 内摩擦 弹性模 膨胀率 膨胀应 接柬 岩石名称 泊橙比 度／MPa度／MPa ／MPa 角／(。) 量／Mpa ／％ 力／MPa性质 ／kg·m一3 细砂岩 2610 51 1l 30 5 55 0．200 O 软化 砂页岩 2450 20 8 36 ×】04 0．305 24 水解 2巷遒变形及底鼓原因分析 软岩巷道发生变形及底鼓的特点如下：①底鼓主要发生在永久支护之后，且延续时间 较长；②巷道底鼓后，底板呈向上抛物线形；⑧巷道两帮与底板交接处应力集中，且破坏从 该处开始使底鼓进一步发展。 西大巷变形及底鼓的原因有：①巷道围岩发生塑性位移，导致底鼓；②巷道基脚处高 度应力集中。使底鼓进一步发展；⑧地区构造应力增大了巷道变形及底鼓；④巷道底板遇 水膨胀。其中巷道塑性位移和吸水膨胀是主要的，因此应首先从研究巷道围岩塑性区参数人 手。 3确定巷遒丽岩塑性区各参数 为了利用圆形巷道轴对称问题的数值进行计算，必须计算出巷道外接圆半径作为巷道 相对圆半径，并算出巷道围岩原始应力值，检查是否是轴对称。 3．1巷道相当圆半径 000 300 巷道宽2a=5mm，高h=4ham，巷道相当圆半径Ro： Ro。=n2(^一Ro)2 m R。一簪一2．88 3．2轴对称检查 巷道围岩的原始应力，如垂直应力等于水平应力就属于轴对称问题，检查计算如下； az。y·H：