岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S1): 521-531.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1679
刘小虎1, 2,姚直书1, 2,程桦1, 2,查文华3,吴捷豪1, 2
LIU Xiao-hu1, 2, YAO Zhi-shu1, 2, CHENG Hua1, 2, ZHA Wen-hua3, WU Jie-hao1, 2
摘要:
深部煤炭开采中软岩巷道围岩支护问题,尤其是软岩交岔巷道围岩稳定性长期深受关注。由交岔点变形破坏内在原因分析得出,其顶板与三角区岩柱支撑体系是交岔点失稳破坏的薄弱点。基于“等效跨度”概念并结合突变理论建立交岔点顶板−岩柱系统简化受力的尖点突变模型,获得交岔点尖点突变方程及系统失稳破坏的充要判定条件。分析了工程地质因素(埋深H、岩柱弹性模量E)、巷道交岔点结构参数(交岔角度q、巷道高度h)及支护参数a对交岔点稳定性影响。得出q、E、a与控制参数v的非线性关系存在曲率变化拐点。当q<35º,E<16 GPa时,控制参数v对各个因素的敏感度顺序为q>E> a>h>H,即当围岩较软弱时交岔点稳定性受岩柱强度影响较为强烈,交岔点设计角度不宜小于35º。当q≥35º,E≥16 GPa时,敏感度顺序为h>H>q>a>E,即当岩柱强度较高时交岔点稳定性受结构参数影响较大。结合丁集矿深井软岩工程实例,采用理论分析指导交岔点设计参数优化。矿压监测数据表明,优化支护设计有效地控制了西三轨回联巷交岔点围岩变形,验证了理论推导方法的正确性。
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