大斷面交叉(岔)巷道圍巖穩(wěn)定性研究.pdf

1、煤礦井下存在有大量的交叉(岔)巷道，交叉巷道在巷道交叉點(diǎn)位置處具有：巷道頂板和兩幫裸露面積大，交叉點(diǎn)處應(yīng)力集中程度較高，圍巖變形破壞嚴(yán)重，支護(hù)困難等特點(diǎn)。本文結(jié)合唐安煤礦井下交叉巷道的實(shí)際情況，以交叉巷道圍巖穩(wěn)定性作為研究課題，通過(guò)理論分析和數(shù)值模擬，對(duì)交叉巷道圍巖受力和破壞特征以及影響交叉巷道圍巖穩(wěn)定性的主要因素進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和研究，并在此基礎(chǔ)上對(duì)唐安煤礦井下3[＃]煤層中皮帶運(yùn)輸大巷與3405工作面進(jìn)風(fēng)順槽位置處的大斷面交叉巷道進(jìn)

2、行了錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)，并通過(guò)數(shù)值模擬驗(yàn)證了其支護(hù)效果。研究結(jié)果對(duì)今后煤礦井下交叉巷道圍巖支護(hù)有著重要的理論意義和一定的參考價(jià)值。主要研究結(jié)果如下：
　　 ⑴交叉巷道開(kāi)挖后應(yīng)力重新分布，三角區(qū)內(nèi)出現(xiàn)明顯的垂直應(yīng)力集中區(qū)，其中三角區(qū)端部位置處應(yīng)力集中程度最高；三角區(qū)內(nèi)圍巖的破壞呈弧形或近似弧形，從斷裂力學(xué)的角度分析了交叉巷道頂板的破壞機(jī)理；得到交叉巷道圍巖重點(diǎn)支護(hù)區(qū)域?yàn)椋合锏澜徊嫒菂^(qū)、交叉點(diǎn)頂板以及交叉點(diǎn)影響范圍內(nèi)的所有巷道巷道圍巖；

3、通過(guò)分析提出以交叉巷道圍巖表面變形量顯著增大的范圍作為交叉巷道圍巖需要加強(qiáng)支護(hù)的范圍；得到影響交叉巷道圍巖穩(wěn)定性的主要因素是：地應(yīng)力大小、圍巖強(qiáng)度、交叉角度、巷道斷面尺寸以及巷道交叉形式和巷道圍巖支護(hù)方式。
　　 ⑵通過(guò)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，具體分析了不同影響因素對(duì)交叉(岔)巷道其巷道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律，得出結(jié)論：各種類型的交叉巷道中，十字形交叉巷道圍巖穩(wěn)定性最差，除隨著圍巖強(qiáng)度增高，穩(wěn)定性提高外，其他各因素增大時(shí)，穩(wěn)定性都呈下降趨勢(shì)

4、；在錨固支護(hù)方面，錨桿+錨索的支護(hù)的支護(hù)方式明顯優(yōu)于單一的錨桿支護(hù)，錨索能對(duì)巷道交叉點(diǎn)位置處的頂板起到充分的懸吊作用，三角區(qū)內(nèi)的補(bǔ)強(qiáng)錨索能增加三角區(qū)圍巖的整體強(qiáng)度，控制三角區(qū)內(nèi)圍巖的塑性變形，并使得三角區(qū)內(nèi)兩幫圍巖承載能力提高，對(duì)上方頂板形成有限支承，減小三角區(qū)內(nèi)圍巖的最大破壞深度和頂板的有效跨度。
　　 ⑶根據(jù)上述研究結(jié)果，并結(jié)合唐安煤礦井下3405工作面的地質(zhì)力學(xué)條件，提出了此處交叉巷道相應(yīng)的錨固方案，并通過(guò)數(shù)值模擬的方法驗(yàn)