【摘要】：我國很多煤礦巷道受到臨近陷落柱或地質構造影響.針對常村煤礦陷落柱附近-470南翼輔助運輸巷底鼓嚴重的問題,根據(jù)彈塑性理論和Hoek-Brown準則,建立了陷落柱周圍塑性破壞區(qū)力學模型,推導出陷落柱影響區(qū)巷道加固段長度計算公式.基于X射線衍射實驗和朗肯土壓力理論分析了陷落柱區(qū)巷道底鼓機理,提出了"適當加密錨桿+大直徑高強錨索+鋼筋網(wǎng)噴層+滯后高壓注漿"的錨網(wǎng)噴注綜合控制方案,并對其支護機理進行分析.工程實踐表明,加固段長度的理論計算誤差約為9.3%,巷道加強支護后底鼓量比原方案大約減小了70%~75%,實現(xiàn)了陷落柱影響區(qū)大斷面膨脹性軟巖巷道底鼓的有效控制.
【圖文】：

第１期左建平等：陷落柱影響區(qū)軟巖巷道加固段長度及其底鼓控制研究ｔｉｏｎｓｏｆｔｒｏｃｋｒｏａｄｗａｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｃｏｌｌａｐｓｅｃｏｌｕｍｎｃａｎｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｌａｐｓｅｃｏｌｕｍｎｓ；ｅｘｐａｎｓｉｖｅｓｏｆｔｒｏｃｋ；ｆｌｏｏｒｈｅａｖｅ；Ｘ－Ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ；Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎｃｒｉｔｅｒｉｏｎ；ｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｌｅｎｇｔｈ巖溶陷落柱在我國華北礦區(qū)普遍發(fā)育，其周圍應力環(huán)境復雜，導致煤巖體力學性質惡化，形成塑性破壞區(qū)［１－２］．由于陷落柱孤立存在、隱蔽性強、空間形態(tài)不規(guī)則，且受礦井早期地質資料的局限，掘巷過程中穿過陷落柱周圍破壞區(qū)時常發(fā)生，此時巷道圍巖變形量大、底鼓嚴重、支護困難，尤其是在大斷面巷道顯得更為突出，這嚴重阻礙了煤礦安全高效生產(chǎn)［３－４］．近年來，我國學者在陷落柱塑性破壞區(qū)范圍、導突水機理以及軟巖巷道底鼓控制等方面進行了較為深入的研究，并取得了一定的研究成果．其中，文獻［２］建立了陷落柱圍巖應力“厚筒壁四區(qū)”模型，計算出陷落柱塑性區(qū)范圍；文獻［５］運用復變函數(shù)和彈塑性力學，推導出橢圓形截面陷落柱突水模式臨界判據(jù)；文獻［６］運用薄板理論和極限平衡法得出了溶洞頂板分離體塌陷的判據(jù)；文獻［７］推導出陷落柱孔隙率演化方程，得到陷落柱內(nèi)孔隙率與滲流速度分布規(guī)律；文獻［８］分析了擠壓流動性、撓曲褶皺性、剪切錯動性、遇水膨脹性４種類型底鼓機理及其影響因素；文獻［９］對破碎軟巖巷道提出了“高強錨桿密集支護、新型噴層結

的關鍵．２．１陷落柱影響區(qū)巷道加固段長度力學模型由于常村煤礦陷落柱ＫＸ５６近似呈圓形，陷落角７５°～８０°，為能夠計算出其解析精確解，使復雜問題簡單化，故將陷落柱看作一個僅受自重的圓柱體，則在距陷落柱頂Δｈ位置的應力為σｒ＝σθ＝λγΔｈ，σｚ＝γΔｈ，（１）式中：σｒ，σθ，σｚ分別為徑向、切向、垂直應力，ＭＰａ；γ為巖石容重，ｋＮ／ｍ３；λ為側壓系數(shù)．取陷落柱任意水平截面，這樣轉化為平面應變問題，，如圖２所示．圖２陷落柱塑性區(qū)半徑力學模型Ｆｉｇ．２Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｃｏｌｌａｐｓｅｃｏｌｕｍｎｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅｒａｄｉｕｓ假設水平方向應力相等，由Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ準則知，徑向應力σｒ和切向應力σθ滿足平衡方程［１２］σθ－σｒ＝ｍσｒσｃ＋ｓσ２i幔�，（２）ｄb潁洌潁姚齲遙潁潁劍埃ǎ常┝⑹劍ǎ玻ǎ常┙獾忙遙潁劍恙遙悖ǎ歟睿潁茫保玻矗螃遙悖�，（４）式中：ｍ为岩石却儾程洱x唬笪沂暾潭齲滬遙鬮ブ崢寡骨慷齲停校幔囈縑跫海潁劍潁�，b潁濺甩忙ぃ瑁朧劍ǎ玻�，（４）垫V斷頡⑶邢蠐αΦ謀澩鍤濺遙潁劍保矗恙遙悖歟睿潁潁ǎ埃玻保玻恙遙悖歟睿潁潁唉危甩忙ぃ�，（σx劍保矗恙遙悖歟睿潁潁ǎ埃玻保玻恙遙悖歟睿潁潁唉危甩忙ぃ瑁恙遙悖保

本文編號：2579378