›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (10): 2847-2856.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

深部厚顶煤巷道围岩变形破坏机制模型试验研究

李为腾1, 2,李术才1,王 琦1, 2, 3,阮国强3,左金忠3,刘文江3,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.山东省矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地,山东 青岛 266590;3.兖矿集团有限公司,山东 邹城 273500
  • 收稿日期:2012-09-21 出版日期:2013-10-09 发布日期:2013-10-18
  • 通讯作者: 王琦,男,1983年生,博士,讲师,主要从事地下工程支护及模型试验方面的研究工作。E-mail: wangqi@sdu.edu.cn E-mail:lwteng2007@163.com
  • 作者简介:李为腾,男,1987年生,博士研究生,主要从事深部软岩支护理论与技术方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No. 51304125);中国博士后科学基金面上资助(No. 2013M540548);矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地开放基金(No. MDPC2012KF11)。

Model test study of surrounding rock deformation and failure mechanism of deep roadway with thick top coal

LI Wei-teng1, 2, LI Shu-cai1, WANG Qi1, 2, 3, RUAN Guo-qiang3, ZUO Jin-zhong3, LIU Wen-jiang3, WANG De-chao1, WANG Hong-tao1   

  1. 1. Research Center of Geotechnical and Structural Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China; 2. State Key Laboratory of Mining Disaster Prevention and Control, Shandong University of Science and Technology, Qingdao, Shandong 266590, China; 3. Yankuang Group Company Limited, Zoucheng, Shandong 273500, China
  • Received:2012-09-21 Online:2013-10-09 Published:2013-10-18

摘要: 为研究深部厚顶煤巷道围岩变形破坏特性及其机制,以赵楼煤矿千米深井厚顶煤巷道为工程背景,开展了大比尺地质力学模型试验,对让压型锚索箱梁支护系统作用下的巷道围岩位移、应力演化规律进行的研究表明:巷道顶底板围岩竖向应力释放较两帮剧烈,水平应力释放反之,巷道顶板中部围岩是顶板竖向应力释放的主要部位。通过与现场试验结果对比验证,总结出深部厚顶煤巷道围岩变形破坏的3个主要特征:顶板变形破坏较两帮和底板严重、顶板围岩变形破坏主要发生在煤岩交界面以下的煤体中、巷中是顶板变形破坏的关键部位,并进一步分析了相应机制:顶板煤岩松软破碎、自承能力差、顶板及其巷中竖向应力释放相对更为剧烈、矩形巷道顶板受力状态差等因素,导致顶煤所受径向应力低,碎胀变形剧烈,且弯曲变形、离层严重,顶板受力结构恶化,最终导致顶板控制困难。

关键词: 厚顶煤巷道, 让压型锚索箱梁, 模型试验, 变形破坏, 机制, 关键部位

Abstract: In order to research the surrounding rock deformation and failure mechanism of deep thick top coal roadway, taking Zhaolou coal mine in Juye mining area as engineering background, a large scale model test is carried out, the stress and displacement evolution laws of surrounding rock supported by pressure relief anchor cable box beam supporting programs are researched. And the results show: the vertical stress release is more intense in roof and floor of the roadway than that in the side wall, while the horizontal stress is the opposite; central of roadway roof is the main position of vertical stress release. By being compared with field test results, three main deformation and failure characters of the surrounding rock of deep thick top coal roadway are summarized: the deformation and failure of roof is more serious than that of side wall and floor; deformation and failure of roadway roof occurrs mainly in the coal below coal-rock interface; central of roadway roof is the key position of the deformation and failure. The corresponding mechanism is analyzed: the factors such as soft and broken features of roof coal, its poor self-supporting ability, vertical stress releasing more severe in roof and its central, poor force state of rectangle roadway, cause low radial stress of surrounding rock in roof, serve bulking deformation, bending deformation and roof separation, and worsen the roof force structure, finally, they lead to controlling trouble of roadway roof.

Key words: roadway with thick top coal, pressure relief anchor cable box beam, model test, deformation and failure, mechanism, key position

中图分类号: 

  • TD 353
[1] 李剑, 陈善雄, 余飞, 姜领发, 戴张俊. 预应力锚索加固高陡边坡机制探讨[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 707-713.
[2] 王国辉, 陈文化, 聂庆科, 陈军红, 范晖红, 张川, . 深厚淤泥质土中基坑开挖对基桩 影响的离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 399-407.
[3] 陈贺, 张玉芳, 张新民, 魏少伟, . 高压注浆钢花管微型桩抗滑特性 足尺模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 428-436.
[4] 史吏, 胡东东, 蔡袁强, 潘晓东, 孙宏磊, . 增压式真空预压吹填淤泥孔压 实时响应及加固机制初探[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 185-193.
[5] 于丽, 吕城, 段儒禹, 王明年, . 考虑孔隙水压力及非线性Mohr-Coulomb破坏准则下浅埋土质隧道三维塌落机制的上限分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 194-204.
[6] 雷华阳, 胡垚, 雷尚华, 祁子洋, 许英刚, . 增压式真空预压加固吹填超软土微观结构特征分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 32-40.
[7] 朱雷, 黄润秋, 陈国庆, 严明, . 岩质斜坡中缓倾角破裂系统形成演化的 力学模式研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 53-62.
[8] 楼烨, 张广清. 压裂液黏度对循环水力压裂影响的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 109-118.
[9] 于一帆, 王平, 王会娟, 许书雅, 郭海涛, . 堆积层滑坡地震动力响应的物理模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 172-180.
[10] 闫国强, 殷跃平, 黄波林, 张枝华, 代贞伟, . 三峡库区巫山金鸡岭滑坡成因机制与变形特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 329-340.
[11] 丁长栋, 张杨, 杨向同, 胡大伟, 周辉, 卢景景, . 致密砂岩高围压和高孔隙水压下渗透率 演化规律及微观机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3300-3308.
[12] 王东坡, 陈政, 何思明, 陈克坚, 刘发明, 李明清, . 泥石流冲击桥墩动力相互作用物理模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3363-3372.
[13] 陈宇龙, 内村太郎, . 基于弹性波波速的降雨型滑坡预警系统[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3373-3386.
[14] 王钦科, 马建林, 陈文龙, 杨彦鑫, 胡中波, . 上覆土嵌岩扩底桩抗拔承载特性离心 模型试验及计算方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3405-3415.
[15] 卢谅, 石通辉, 杨东, . 置换减载与加筋复合处理方法对路基不 均匀沉降控制效果研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3474-3482.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 李英勇,张顶立,张宏博,宋修广. 边坡加固中预应力锚索失效机制与失效效应研究[J]. , 2010, 31(1): 144 -150 .
[2] 梁健伟,房营光,谷任国. 极细颗粒黏土渗流的微电场效应分析[J]. , 2010, 31(10): 3043 -3050 .
[3] 王丽艳,姜朋明,刘汉龙. 砂性地基中防波堤地震残余变形机制分析与液化度预测法[J]. , 2010, 31(11): 3556 -3562 .
[4] 李秀珍,王成华,邓宏艳. DDA法和Fisher判别法在潜在滑坡判识中的应用比较[J]. , 2011, 32(1): 186 -192 .
[5] 孔祥兴,夏才初,仇玉良,张丽英,龚建伍. 平行小净距盾构与CRD法黄土地铁隧道施工力学研究[J]. , 2011, 32(2): 516 -524 .
[6] 王振红,朱岳明,武圈怀,张宇惠. 混凝土热学参数试验与反分析研究[J]. , 2009, 30(6): 1821 -1825 .
[7] 江学良 ,杨 慧 ,曹 平. 基于SURPAC模型的采空区与露采边坡相互影响的FLAC3D分析[J]. , 2011, 32(4): 1234 -1240 .
[8] 陈力华 ,林 志 ,李星平. 公路隧道中系统锚杆的功效研究[J]. , 2011, 32(6): 1843 -1848 .
[9] 王松鹤,齐吉琳. 高温冻土松弛特性试验研究[J]. , 2012, 33(6): 1660 -1666 .
[10] 王 宇 ,贾志刚 ,李 晓 ,汪 灿 ,余宏明 . 边坡模糊随机可靠性分析的模糊点估计法[J]. , 2012, 33(6): 1795 -1800 .