【摘要】：為研究煤層巷道圍巖失穩(wěn)過程及裂隙演化特征,并對支護方式選擇提出建議,通過數(shù)值模擬獲得工作面附近圍巖應(yīng)力分布特征,并將圍巖受力狀態(tài)簡化成平面應(yīng)變問題、準(zhǔn)平面應(yīng)變問題和三維復(fù)雜應(yīng)力問題3種。采用自行研制的相似材料模擬試驗臺及煤巖體細(xì)觀力學(xué)試驗裝置,分別針對平面應(yīng)變和準(zhǔn)平面應(yīng)變2種應(yīng)力狀態(tài)下煤巖體的破壞過程及裂隙演化特征進行試驗研究。結(jié)果表明:1)層狀圍巖梯形巷道受載失穩(wěn)存在3個階段,即楔形破壞階段、滑移失穩(wěn)階段、頂?shù)装宕髶隙葦嗔央A段。高垂直應(yīng)力條件下,頂、底板初始變形造成兩幫出現(xiàn)明顯剪切滑移后,直接頂、底板分別出現(xiàn)"三鉸拱"形態(tài)冒落及鼓脹斷裂。2)準(zhǔn)平面應(yīng)變條件下,煤體自由端首先出現(xiàn)張拉破裂失穩(wěn),造成上覆直接頂砂巖受力不均,并出現(xiàn)一次彎曲斷裂;隨載荷增大,煤體出現(xiàn)滑移失穩(wěn)并呈現(xiàn)出"弧線"壓出形態(tài),頂板砂巖發(fā)生斷裂;裂隙煤體與砂巖反復(fù)作用形成多對貫通裂隙,說明頂板斷裂位置、形態(tài)與煤體失穩(wěn)過程具有顯著的對應(yīng)關(guān)系。結(jié)合壓剪和拉伸破壞機理,對單一煤層巷道和沿空留巷煤層巷道圍巖的支護進行分區(qū)研究,并提出相應(yīng)的支護建議。
[Abstract]:In order to study the instability process and fracture evolution characteristics of surrounding rock in coal seam roadway, and put forward some suggestions on the selection of supporting mode, the stress distribution characteristics of surrounding rock near face are obtained by numerical simulation, and the stress state of surrounding rock is simplified to plane strain problem. There are three kinds of quasi-plane strain problems and three dimensional complex stress problems. The fracture process and fracture evolution characteristics of coal and rock mass under plane strain and quasi plane strain were studied by using a similar material simulation test-bed and a meso-mechanical test device developed by ourselves. The results show that there are three stages of load-failure in trapezoidal roadway of layered rock, namely, wedge failure stage, slip instability stage and large deflection fracture stage of roof and bottom slab. Under the condition of high vertical stress, when the initial deformation of the top and bottom leads to obvious shear slip of the two sides, the "three hinged arch" shape caving and bulging fracture (.2) quasi plane strain appear in the direct roof and the bottom plate, respectively. At the free end of the coal body, the tension fracture instability first appears, which causes the overburden direct top sandstone to be unevenly loaded, and a bending fracture occurs; with the increase of the load, the coal body appears slippage instability and presents the shape of "arc line" pressing out, and the roof sandstone is fractured. The repeated interaction between fractured coal and sandstone leads to the formation of multiple pairs of fractures, which indicates that the position and shape of roof fracture have a significant corresponding relationship with the process of coal body instability. Combined with the mechanism of compressive shear and tensile failure, the surrounding rock support of single coal seam roadway and coal seam roadway along goaf is studied, and the corresponding supporting suggestions are put forward.
【作者單位】： 河北工程大學(xué)礦業(yè)與測繪工程學(xué)院河北省煤炭礦井建設(shè)工程技術(shù)研究中心;重慶大學(xué)煤礦災(zāi)害動力學(xué)與控制國家重點實驗室;中煤科工集團重慶研究院有限公司;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項目(51474039,51404046) 河北省教育廳高等學(xué)�？茖W(xué)研究計劃項目(QN2015069) 邯鄲市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計劃項目(1521109072-7)
【分類號】：TD322.4;TD353

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本文編號：2176901