›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (8): 2353-2360.

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

基于非连续变形分析方法的深部沿空掘巷围岩变形破坏及控制机制对比研究

江 贝1, 2,李术才1,王 琦1, 2, 3,朱维申1,王德超1, 2, 王富奇3,王洪涛1,阮国强3,邵 行1   

  1. 1.山东大学 岩土与结构工程研究中心,济南 250061;2.山东科技大学 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 博士后科研工作站,山东 邹城 273500
  • 收稿日期:2014-03-27 出版日期:2014-08-12 发布日期:2014-08-14
  • 通讯作者: 王琦,男,1983年生,博士后,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:chinajiangbei@126.com
  • 作者简介:江贝,女,1985年生,博士研究生,主要从事岩石力学试验与数值计算方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No. 51304125,No. 41102184);中国博士后科学基金面上资助(No. 2013M540548,No. 2012M511028);山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(No. BS2013NJ004);山东省博士后创新项目专项资助(No. 201301004);高等学校博士学科点专项科研基金(No. 20130131120090)。

Comparative research on surrounding rock failure deformation and control mechanism in deep roadway driving along goaf based on discontinuous deformation analysis

JIANG Bei1, 2, LI Shu-cai1, WANG Qi1, 2, 3, ZHU Wei-shen1, WANG De-chao1, 2, WANG Fu-qi3, WANG Hong-tao1, RUAN Guo-qiang3, SHAO Xing1   

  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. Post-Doctoral Scientific Research Station, Yankuang Group Company Limited, Zoucheng, Shandong 273500, China
  • Received:2014-03-27 Online:2014-08-12 Published:2014-08-14

摘要: 利用非连续变形分析方法(DDARF)对单节理锚固试件在单轴压缩条件下的变形破坏及裂隙扩展过程进行分析,并以深部厚顶煤综放沿空掘巷——赵楼煤矿11302工作面轨道巷为工程背景,应用DDARF对沿空巷道围岩的变形破坏及控制机制进行研究,同时利用地质力学模型试验及现场试验进行对比验证。重点分析了沿空巷道围岩裂隙演化规律,并定义裂隙率 及裂隙减少率 两个指标对DDARF计算中的沿空巷道裂隙演化规律进行定量分析。研究结果表明:采用DDARF方法对单节理试件在无锚和加锚条件下的单轴压缩试验计算与室内试验结果相吻合;对沿空掘巷过程中巷道围岩变形情况进行DDARF计算,结果显示,围岩变形呈现沿空帮>顶板>实体帮>底板的变化趋势,与模型及现场试验监测数据相符;根据 及 两个指标对计算得到的无锚和加锚沿空巷道围岩裂隙发育情况进行定量分析,结果显示,沿空巷道围岩破坏趋势为 ,与变形趋势相一致;虽然锚固效果明显,但由于Ⅰ区、Ⅱ区本身围岩破碎严重,支护后裂隙率最大的 仍然是裂隙率最小的 的2.13倍,为了维护围岩稳定性,除了进行锚杆(索)非对称支护外,还应对Ⅰ区、Ⅱ区关键部位增加支护措施。DDARF方法关于沿空巷道围岩变形破坏的计算结果与实际工程相近,可有效开展裂隙演化与变形破坏机制研究,分析此类巷道的控制对策。

关键词: 深部厚煤层, 沿空掘巷, 非连续变形分析方法, 裂隙定量统计, 模型试验, 现场试验, 变形破坏, 控制对策

Abstract: (discontinuous deformation analysis for rock failure) method was used to research the roadway along goaf of 11302 workface in Zhaolou Colliery. In order to get its failure deformation and control mechanism, DDARF was first used to analyze the crack propagation of single joint anchored specimen under uniaxial compression, then the stimulation result of real roadway was compared with monitoring data from geomechanical model test and field test, to verify its correctness. The focus was on the crack evolution law of surrounding rock in the roadway along goaf. In order to quantitatively analyze the crack evolution in DDARF calculation, two indexes of (crack ratio) and (crack reduction ratio) were defined. Research results showed that the DDARF simulation results were consistent with uniaxial compression test of single joint anchored specimen. In the DDARF calculation of surrounding rock deformation in the roadway driving along goaf, it was shown that the deformation of coal side next to goaf was the largest, followed by roof and integrated coal side, floor was the least, and the monitoring data from model test and field test were both consistent with the result. According to the two indexes and , quantitative analyses was conducted to compare the crack evolution of non-anchored and anchored roadways, and the result was consistent with the deformation trend that is . As the surrounding rock had been seriously crushed, although supporting scheme was effectively, the max crack ratio with anchor supported was still 2.13 times of the . In order to maintain the stability of surrounding rock, the key parts of zoneⅠ and zone Ⅱ should be strengthened besides asymmetric supporting with anchors. For the stimulate result was closer to actual engineering, DDARF method could not only be used to research crack evolution and failure deformation, but also guide countermeasure to control these roadways effectively.

Key words: deep thick coal, roadway driving along next goaf, DDARF, quantitative crack statistics, model test, field test, failure deformation, control countermeasure

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[1] 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.
[2] 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.
[3] 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.
[4] 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.
[5] 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.
[6] 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.
[7] 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.
[8] 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.
[9] 陆晨凯, 孔纲强, 孙广超, 陈斌, 殷高翔, . 桩−筏基础中能量桩热−力耦合特性现场试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3569-3575.
[10] 杨文波, 邹涛, 涂玖林, 谷笑旭, 刘雨辰, 晏启祥, 何川. 高速列车振动荷载作用下马蹄形断面隧 道动力响应特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3635-3644.
[11] 蔡雨, 徐林荣, 周德泉, 邓超, 冯晨曦, . 自平衡与传统静载试桩法模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3011-3018.
[12] 孙飞, 张志强, 易志伟. 正断层黏滑错动对地铁隧道结构影响 的模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3037-3044.
[13] 詹良通, 胡英涛, 刘小川, 陈捷, 王瀚霖, 朱斌, 陈云敏. 非饱和黄土地基降雨入渗离心模型试验 及多物理量联合监测[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2478-2486.
[14] 张传庆, 刘振江, 张春生, 周辉, 高阳, 侯靖, . 隐晶质玄武岩破裂演化及破坏特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2487-2496.
[15] 冯君, 王洋, 吴红刚, 赖冰, 谢先当, . 玄武岩纤维复合材料土层锚杆抗拔性能 现场试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2563-2573.
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[1] 魏 丽,柴寿喜,蔡宏洲,王晓燕,李 敏,石 茜. 麦秸秆加筋材料抗拉性能的实验研究[J]. , 2010, 31(1): 128 -132 .
[2] 荆志东,刘俊新. 红层泥岩半刚性基床结构动态变形试验研究[J]. , 2010, 31(7): 2116 -2121 .
[3] 刘争宏,廖燕宏,张玉守. 罗安达砂物理力学性质初探[J]. , 2010, 31(S1): 121 -126 .
[4] 雷金波,陈从新. 基于双曲线模型的带帽刚性桩复合地基荷载传递机制研究[J]. , 2010, 31(11): 3385 -3391 .
[5] 王登科,刘 建,尹光志,韦立德. 突出危险煤渗透性变化的影响因素探讨[J]. , 2010, 31(11): 3469 -3474 .
[6] 樊恒辉,高建恩,吴普特,娄宗科. 水泥基土壤固化剂固化土的物理化学作用[J]. , 2010, 31(12): 3741 -3745 .
[7] 张成平,张顶立,骆建军,王梦恕,吴介普. 地铁车站下穿既有线隧道施工中的远程监测系统[J]. , 2009, 30(6): 1861 -1866 .
[8] 王 军,曹 平,李江腾,刘业科. 降雨入渗对流变介质隧道边坡稳定性的分析[J]. , 2009, 30(7): 2158 -2162 .
[9] 张 渊,万志军,康建荣3,赵阳升. 温度、三轴应力条件下砂岩渗透率阶段特征分析[J]. , 2011, 32(3): 677 -683 .
[10] 张雪婵 ,龚晓南 ,尹序源 ,赵玉勃. 杭州庆春路过江隧道江南工作井监测分析[J]. , 2011, 32(S1): 488 -0494 .