›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (10): 3093-3102.

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

煤巷断层区顶板破断机制分析及支护对策研究

王 琦1, 2,李术才1,李 智1,李为腾1,王富奇2,江 贝1,王德超1,王洪涛1   

  1. 1. 山东大学 岩土与结构工程研究中心,济南 250061;2. 兖矿集团有限公司 博士后科研工作站,山东 邹城 273500
  • 收稿日期:2011-06-01 出版日期:2012-10-10 发布日期:2012-10-19
  • 作者简介:王琦,男,1983年生,讲师,博士,主要从事地下工程支护及模型试验方面的研究
  • 基金资助:

    国家自然科学基金青年科学基金资助项目(No. 51209127);教育部博士点基金(No. 20110131110030);山东省自然科学基金面上项目(No. ZR2009FM009)

Analysis of roof collapse mechanism and supporting measures in fault zone of coal roadway

WANG Qi1, 2, LI Shu-cai1, LI Zhi1, LI Wei-teng1, WANG Fu-qi2, JIANG Bei1, WANG De-chao1, WANG Hong-tao1   

  1. 1. Research Center of Geotechnical and Structural Engineering , Shandong University, Jinan 250061, China; 2. Post-Doctoral Scientific Research Station, Yankuang Group Company Limited, Zoucheng, Shandong 273500, China
  • Received:2011-06-01 Online:2012-10-10 Published:2012-10-19

摘要: 针对断层区煤巷顶板破断问题,分别建立了正断层和逆断层构造区的顶板弹性深梁力学模型,研究了顶板应力分布规律,并以Mohr-Coulomb破坏准则为判据,分析了不同顶板压力、支护强度、跨高比等因素下的顶板破断机制。理论分析表明,顶板深梁最大有效剪应力随跨高比增大而增大;其随跨高比不同而呈现出3种不同破断模式;穿越断层的巷道在断层区域应尽早使用强力支护系统,提高支护强度;穿越正断层的巷道在断层面附近应当提高护表效果。根据理论分析结论提出,在煤巷断层区使用让压型锚索箱梁支护系统,可对顶板围岩进行及时强力支护,实现“先控后让再抗”,既能有效发挥支护系统作用,又能充分发挥围岩自承能力。上述支护对策应用于巨野矿区断层区煤巷支护方案设计中,有效防止了顶板事故的发生,验证了理论分析的正确性。

关键词: 煤巷, 断层区, 顶板, 破断机制, 力学模型, 箱型支护梁

Abstract: Based on the issues of roof collapse in fault zones, roof elastic thick outrigger mechanical models in normal fault zone and reverse fault zone are established; the roof stress distribution law is researched; and the roof collapse mechanisms under different roof pressures, different support strengths, different span-depth ratios, etc. are analyzed according to the Mohr-Coulomb failure criterion. Theoretical analysis shows that the maximum effective shear stress of roof thick outrigger increases with the growth of span-depth ratio; and it presents three different kinds of fracture modes with the increasing of span-depth ratio; support strength should be enhanced in the roadway crossed faults; surface protection effect should be enhanced near normal fault plane. According to the theoretical analysis, pressure relief anchor box beam support system is put forward to apply to fault zones, by which roof is supported opportunely and forcefully; and the effect of first anti-pressure, then pressure relief, at last anti-pressure is implemented; and the support system works effectively; the self-bearing ability of surrounding rock is put into full play. The mechanism research conclusion is applied to the support scheme in similar fault zones of the mine; and it prevents roof collapse accidents effectively, so as to prove that the conclusion of theoretical analysis is correct.

Key words: coal roadway, fault zone, roof, fracture mechanism, mechanical model, box supporting beam

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[1] 丑亚玲, 黄守洋, 孙丽源, 王莉杰, 岳国栋, 曹伟, 盛煜, . 基于冻融作用的氯盐渍土−钢块界面力学模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 41-52.
[2] 周翠英, 黄思宇, 刘镇, 陆仪启, . 红层软岩软化的界面过程及其动力学模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3189-3196.
[3] 袁维, 刘尚各, 聂庆科, 王伟, . 基于冲切破坏模式的嵌岩桩桩端溶洞顶板 临界厚度确定方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2789-2798.
[4] 吴关叶, 郑惠峰, 徐建荣. 三维复杂块体系统边坡深层加固条件下稳定性及 破坏机制模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2369-2378.
[5] 丁潇, 谷拴成, 何晖, 张玉, . 单/多离层作用下锚杆受力特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4299-4305.
[6] 刘阳辉, 胡向东, . 卸载状态下立井冻结壁的力学分析[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 344-350.
[7] 杨 朋,华心祝,李迎富,刘钦节,杨 森. 深井复合顶板条件下沿空留巷充填体水平方向稳定性分析[J]. , 2018, 39(S1): 405-411.
[8] 耿 哲,李树忱,赵世森,张靖宇. 泥水平衡盾构顶推力非线性动力学分析与应用研究[J]. , 2018, 39(S1): 469-476.
[9] 高 强,张强勇,张绪涛,向 文,. 深部洞室开挖卸荷分区破裂机制的动力分析[J]. , 2018, 39(9): 3181-3194.
[10] 谢学斌,邓融宁,董宪久,闫泽正,. 基于突变和流变理论的采空区群系统稳定性[J]. , 2018, 39(6): 1963-1972.
[11] 谢学斌,李建坤,董宪久,田听雨,. 胶结充填体-顶板系统稳定性研究[J]. , 2018, 39(11): 4183-4190.
[12] 赵明华,朱志仁,黄明华,杨超炜,徐卓君. 考虑基桩嵌岩段侧阻的岩溶区顶板安全厚度计算[J]. , 2018, 39(11): 4201-4209.
[13] 姚 囝,叶义成,王其虎,岳 哲,罗斌玉,. 基于量纲分析的缓倾斜空区顶板稳定性的影响规律研究[J]. , 2018, 39(11): 4232-4241.
[14] 罗先启,毕金锋. 地质力学磁力模型试验原理及其在工程中的应用[J]. , 2018, 39(1): 367-374.
[15] 江 贝,李术才,王 琦,王富奇,张若祥,. 基于上限法的深部大断面回采巷道顶板锚索设计方法研究[J]. , 2017, 38(8): 2351-2354.
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[1] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
[2] 张文杰,陈云敏. 垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计[J]. , 2010, 31(1): 211 -215 .
[3] 宫伟力,安里千,赵海燕,毛灵涛. 基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征[J]. , 2010, 31(2): 371 -376 .
[4] 万 智,董 辉,刘宝琛. 基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择[J]. , 2010, 31(2): 503 -508 .
[5] 孙曦源,栾茂田,唐小微. 饱和软黏土地基中桶形基础水平承载力研究[J]. , 2010, 31(2): 667 -672 .
[6] 王明年,郭 军,罗禄森,喻 渝,杨建民,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道深浅埋分界深度研究[J]. , 2010, 31(4): 1157 -1162 .
[7] 胡勇刚,罗 强,张 良,黄 晶,陈亚美. 基于离心模型试验的水泥土搅拌法加固斜坡软弱土地基变形特性分析[J]. , 2010, 31(7): 2207 -2213 .
[8] 谭峰屹,姜志全,李仲秋,颜惠和. 附加质量法在昆明新机场填料压实密度检测中的应用研究[J]. , 2010, 31(7): 2214 -2218 .
[9] 柴 波,殷坤龙,肖拥军. 巴东新城区库岸斜坡软弱带特征[J]. , 2010, 31(8): 2501 -2506 .
[10] 王维铭,孙 锐,曹振中,袁晓铭. 国内外地震液化场地特征对比研究[J]. , 2010, 31(12): 3913 -3918 .