深井巷道挠曲褶皱性底臌机理与控制技术

郑西贵,刘 娜,张 农,花锦波,冯晓巍

(1.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116;2.中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏徐州 221116)

深井巷道挠曲褶皱性底臌机理与控制技术

郑西贵1,2,刘 娜1,2,张 农1,2,花锦波1,2,冯晓巍1,2

(1.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116;2.中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏徐州 221116)

为研究巷道底臌的破坏机理,提高底板岩层的长期稳定和控制,保证矿井的运输生产正常,采用理论推导的方法,分析了巷道底板滑移线场、极限载荷和速度的运移演化特征,对大屯矿区千米深井层状岩体挠曲褶皱性巷道的底臌机理和控制手段进行了探讨。结果表明:巷道宽度和底板岩层内摩擦角是影响巷道底板应力区分布特征的主要因素,给合推导出的反底拱锚固梁力学模型可以对底板支护强度和锚固参数进行设计,可有效控制底臌。特别对于深井层状岩体巷道底板支护强度应达到0.4 MPa时,底板岩层可达到长时稳定,孔庄煤矿2 a期巷道底臌量小于10 mm,表明研究成果具有较强的可行性与实用性。

深井;挠曲褶皱性;底臌机理;层状岩体;反底拱;锚固梁

底臌是影响煤矿正常生产和运输安全的重要因素之一,在煤矿领域底板鼓起10 cm乃至1 m的现象十分普遍,进入深部开采后,底臌造成返修巷道的工程量有时甚至超过新掘巷道[1－2]。因此,研究底臌机理和控制手段势在必行,而底臌的机理和演化规律在高地压[3]、强动压[4]、围岩性质[5]、岩石力学行为[6]、敞底或底板支护强度不足、膨胀岩性和岩石徐变等因素影响下变得极其复杂。……