岩土力学 2018, 39(9) 3395-3405 DOI:   10.16285/j.rsm.2016.3021  ISSN: 1000-7598 CN: 42-1199/O3

本期目录 | 下期目录 | 过刊浏览 | 高级检索                                                            [打印本页]   [关闭]
岩土工程研究
扩展功能
本文信息
Supporting info
PDF(10541KB)
[HTML全文]
参考文献[PDF]
参考文献
服务与反馈
把本文推荐给朋友
加入我的书架
加入引用管理器
引用本文
Email Alert
文章反馈
浏览反馈信息
本文关键词相关文章
错层位
沿空掘巷
双屈服
采空区
冲击倾向
高应力
本文作者相关文章
PubMed
长壁工作面巷顶沿空掘巷围岩应力分析
王朋飞1,冯国瑞1,赵景礼2,Yoginder P. Chugh 3,王志强2
1. 太原理工大学 矿业工程学院,山西 太原 030024;2. 中国矿业大学(北京) 资源与安全工程学院,北京 100083; 3. 美国发明家学会,坦帕 美国
摘要: 镇城底矿工作面的回采巷道一条沿顶板掘进,一条沿底板掘进,相邻两工作面在端头搭接,沿底板掘进的巷道形成巷顶沿空掘巷。通过理论分析、相似模拟、数值模拟及现场实测对巷顶沿空掘巷围岩结构及应力环境进行了研究。得到如下结论:该巷道不受超前和固定支承压力影响,大结构下方的矸石垫层可起到能量和应力耗散的作用,避免了动载和冲击影响,应力低且稳定;岩层移动形成的垮落角对采空区应力大小和分布(尤其采空区边缘)有重要影响;垮落角越小,采空区应力越小,该巷道围岩应力越小,采空区恢复至原岩应力的距离越大;垮落角对岩体塑性区发育方向起控制和导向作用;该巷道围岩应力大幅低于原岩应力,卸压程度大;实测该巷道竖向和横向位移均比非沿空巷道小,即顶底板和两帮应力环境均得到改善。研究对维护具有冲击倾向的高应力巷道具有一定意义。
关键词 错层位   沿空掘巷   双屈服   采空区   冲击倾向   高应力  
Investigation of stress of surrounding rock mass of gob-side entry under gob of a longwall panel
WANG Peng-fei1, FENG Guo-rui1, ZHAO Jing-li2, Yoginder P. Chugh 3, WANG Zhi-qiang2
1. College of Mining Technology, Taiyuan University of Technology, Taiyuan, Shanxi 030024, China; 2. School of Resources and Safety Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China; 3. National Academy of Inventors, Tampa, USA
Abstract: The gateroads on the sides of a longwall panel at Zhenchengdi Coal Mine are driven along the roof and floor, respectively, and thus the gateroad along the floor becomes the gob-side entry under a longwall gob. In this paper, theoretical analysis, physical modelling, numerical modelling and field observation are conducted to investigate structures and stress of surrounding rock mass of this gob-side gateroad. It is found that the gob-side entry is independent of the side and front abutment pressures. The caved rock cushion under the masonry beam structure can dissipate energy and stress for the gob-side entry, which prevents from dynamic and impact loads, providing the stable stress environment much lower than pre-mining stress. The angle of break developed due to strata movement has a significant effect on stress and distribution (especially on gob edge). The lower the angle of break is, the smaller the gob pressure and stress are around the entry, and the larger distance between the gob edge to the location where pre-mining pressure occurs. The angle of break has a dictating and guiding function for the plastic zone development. The stress of surrounding rock mass of gob-side entry is significantly lower than premining stress with the high destress degree. Both the roof to floor and rib to rib convergences are smaller than that of non-gob-side entry, which demonstrates that overall stress environment is improved. The study is of certain drawing significance for highly stressed burst-prone gateroads.
Keywords: split-level   gob-side gateroad driving   double yield   gob   burst-prone   high stress  
收稿日期 2016-12-31 修回日期  网络版发布日期  
DOI: 10.16285/j.rsm.2016.3021
基金项目:

国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(No.51422404);国家自然科学基金青年科学基金项目(No.51404270);国家留学基金委资助项目(No.201506430011)

通讯作者:
作者简介: 王朋飞,男,1988年生,博士,讲师,主要从事矿山压力、岩石力学等方面的研究。
作者Email: 18801448768@163.com

参考文献:
本刊中的类似文章
1.任连伟,周桂林,顿志林,何停印,杨权威,张敏霞,.采空区建筑地基适宜性及沉降变形计算工程实例分析[J]. 岩土力学, 2018,39(8): 2922-2932
2.赵金帅,冯夏庭,王鹏飞,江 权,陈炳瑞,周扬一,裴书锋, .爆破开挖诱发的地下交叉洞室微震特性及破裂机制分析[J]. 岩土力学, 2018,39(7): 2563-2573
3.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]. 岩土力学, 2018,39(6): 1963-1972
4.赵金帅,冯夏庭,江 权,陈炳瑞,肖亚勋,胡 磊,丰光亮,李鹏翔,.分幅开挖方式下高应力硬岩地下洞室的微震特性及稳定性分析[J]. 岩土力学, 2018,39(3): 1020-1026
5.司雪峰, 宫凤强,罗 勇,李夕兵, .深部三维圆形洞室岩爆过程的模拟试验[J]. 岩土力学, 2018,39(2): 621-634
6.钟 山,江 权,冯夏庭,刘继光,李邵军,邱士利,吴世勇,.锦屏深部地下实验室初始地应力测量实践[J]. 岩土力学, 2018,39(1): 356-366
7.肖晓春,金 晨,赵 鑫,丁 鑫,代连朋,徐 军,.组合煤岩冲击倾向电荷判据试验研究[J]. 岩土力学, 2017,38(6): 1620-1628
8.孟庆彬,韩立军,张帆舸,张 建,聂军委,文圣勇,.深部高应力软岩巷道耦合支护效应研究及应用[J]. 岩土力学, 2017,38(5): 1424-1435
9.张元超,杨圣奇,陈 淼,臧传伟,龙景奎,.深井综放沿空掘巷实体煤帮变形破坏机制及控制技术[J]. 岩土力学, 2017,38(4): 1103-1113
10.武精科,阚甲广,谢生荣,谢福星,陈冬冬,.深井高应力软岩沿空留巷围岩破坏机制及控制[J]. 岩土力学, 2017,38(3): 793-800
11.符亚鹏,姚志刚,方 勇,陈先国,.隧道开挖对下伏水平薄煤层采空区地层的扰动及衬砌受荷特征[J]. 岩土力学, 2016,37(S1): 117-125
12.沈 威,窦林名,刘 鹏,贺 虎, .沿空掘巷应力动态变化规律研究[J]. 岩土力学, 2016,37(S1): 489-494
13.张广超,何富连.大断面综放沿空巷道煤柱合理宽度与围岩控制[J]. 岩土力学, 2016,37(6): 1721-1728
14.李 斌,许梦国,刘艳章.临界状态围压在岩石强度准则改进中的应用[J]. 岩土力学, 2016,37(2): 390-398
15.周 辉,卢景景,胡善超,张传庆,徐荣超,孟凡震.开挖断面曲率半径对高应力下硬脆性围岩板裂化的影响[J]. 岩土力学, 2016,37(1): 140-146
16.刘 晔,姜福兴,冯 宇.巷道诱发型冲击地压的发生机制及危险性分析[J]. 岩土力学, 2015,36(S2): 201-207
17.刘汉东 ,朱 华 ,黄银伟,.南水北调中线工程郭村矿采空区段稳定性研究[J]. 岩土力学, 2015,36(S2): 519-524
18.梁 鑫 ,程谦恭 ,陈建明 ,李良广,.采空区上方高速铁路桥梁群桩基础模型试验研究[J]. 岩土力学, 2015,36(7): 1865-1876
19.崔 戈,方 勇,徐 晨,范建国.公路隧道下穿3层采空区施工模型试验研究[J]. 岩土力学, 2014,35(S2): 257-266
20.胡 政 ,刘佑荣 ,武 尚, 易 威,王 康,.高地应力区砂岩在卸荷条件下的变形参数劣化试验研究[J]. 岩土力学, 2014,35(S1): 78-84
21.江 贝 ,李术才 ,王 琦 ,朱维申 ,王德超 , 王富奇 ,王洪涛 ,阮国强 ,邵 行,.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[J]. 岩土力学, 2014,35(8): 2353-2360
22.胡静云 ,李庶林 ,林 峰 ,彭府华 ,杨 顺 ,余正方,.特大采空区上覆岩层地压与地表塌陷灾害监测研究[J]. 岩土力学, 2014,35(4): 1117-1122
23.徐玉龙 ,杨春和 ,李银平 ,施锡林 ,孔君凤 ,李浩然,.基于改进的Mogi模型对樟树盐矿采空区地面沉降的分析[J]. 岩土力学, 2014,35(10): 2894-2900
24.尚振华 ,唐绍辉 ,焦文宇 ,刘 畅,.基于FLAC3D模拟的大规模采空区破坏概率研究[J]. 岩土力学, 2014,35(10): 3000-3006
25.付建新 ,宋卫东 ,杜建华 .金属矿山采空区群形成过程中围岩扰动规律研究[J]. 岩土力学, 2013,34(S1): 508-515
26.孙 闯,张向东,李永靖.高应力软岩巷道围岩与支护结构相互作用分析[J]. 岩土力学, 2013,34(9): 2601-2607
27.彭林军 ,张东峰 ,郭志飚 ,段庆伟,.特厚煤层小煤柱沿空掘巷数值分析及应用[J]. 岩土力学, 2013,34(12): 3609-3616
28.黄 达 ,谭 清 ,黄润秋 .高应力卸荷条件下大理岩破裂面细微观形态特征及其与卸荷岩体强度的相关性研究[J]. 岩土力学, 2012,33(S2): 7-016
29.严 红,何富连,徐腾飞,蒋红军,高 升.高应力大断面煤巷锚杆索桁架系统试验研究[J]. 岩土力学, 2012,33(S2): 257-262
30.王成虎 ,宋成科 ,刘立鹏 .地下洞室围岩脆性破坏时的应力特征研究[J]. 岩土力学, 2012,33(S1): 1-7
31.马 刚 ,常晓林 ,周 伟 ,花俊杰 .高堆石坝瞬变-流变参数三维全过程联合反演方法及变形预测[J]. 岩土力学, 2012,33(6): 1889-1895
32.宋卫东 ,付建新 ,杜建华 ,张朝雷 .基于精密探测的金属矿山采空区群稳定性分析[J]. 岩土力学, 2012,33(12): 3781-3787
33.巩思园,窦林名,何 江,贺 虎,陆菜平,牟宗龙.深部冲击倾向煤岩循环加卸载的纵波波速与应力关系试验研究[J]. 岩土力学, 2012,33(1): 41-47
34.张安兵 ,高井祥 ,张兆江.基于多尺度的老采空区上方建筑物变形分析及预报[J]. 岩土力学, 2011,32(8): 2423-2428
35.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]. 岩土力学, 2011,32(4): 1234-1240
36.宋颜金,程国强,郭惟嘉.采动覆岩裂隙分布及其空隙率特征[J]. 岩土力学, 2011,32(2): 533-536
37.王成虎 ,郭啟良 ,贾 龙.基于Hoek-Brown强度准则的高应力判据理论分析[J]. 岩土力学, 2011,32(11): 3325-3332
38.刘泉声 康永水 白运强.顾桥煤矿深井岩巷破碎软弱围岩支护方法探索[J]. 岩土力学, 2011,32(10): 3097-3104
39.史江伟,朱俊高,张 丹,周喜武.椭圆-抛物线双屈服面模型参数灵敏度分析[J]. 岩土力学, 2011,32(1): 70-76
40.熊益波,王春明,赵 康.高应力准一维应变下细砂本构关系实验测定[J]. 岩土力学, 2010,31(S1): 216-219
41.杨治林.煤层地下开采地表沉陷预测的边值方法[J]. 岩土力学, 2010,31(S1): 232-236
42.魏进兵,邓建辉.高地应力条件下大型地下厂房松动区变化规律及参数反演[J]. 岩土力学, 2010,31(S1): 330-336
43.黄平路,陈从新.厚覆盖层矿山地下开采地表塌陷机制分析[J]. 岩土力学, 2010,31(S1): 357-362
44.周 杰,周国庆,赵光思,徐宾宾,李晓俊.高应力下剪切速率对砂土抗剪强度影响研究[J]. 岩土力学, 2010,31(9): 2805-2810
45.邓 安,肖 杨.基于椭圆-抛物双屈服面模型的广义泊松比研究[J]. 岩土力学, 2010,31(5): 1445-1451
46.吕颖慧,刘泉声,江 浩.基于高应力下花岗岩卸荷试验的力学变形特性研究[J]. 岩土力学, 2010,31(2): 337-344
47.张安兵,刘新侠,高井祥,张兆江.基于经验模式分解和相空间重构的采空区地表动态变形混沌性态及时变规律研究[J]. 岩土力学, 2010,31(10): 3191-3196
48.方新秋,何 杰,何加省.深部高应力软岩动压巷道加固技术研究[J]. 岩土力学, 2009,30(6): 1693-1698
49.雷华阳 ,李鸿琦 ,宛子瑞 ,刘洪俊 ,应耀明 ,马 峰 .建筑垃圾填埋场沉降计算中模型参数灵敏度分析[J]. 岩土力学, 2007,28(4): 675-678
50.贾华强,顾湘生,张玉军.铁路穿越盐矿采空区岩体稳定性有限元分析[J]. 岩土力学, 2007,28(11): 2391-2395
51.陈景涛,冯夏庭.高地应力下硬岩的本构模型研究[J]. 岩土力学, 2007,28(11): 2271-2278
52.李栋伟,汪仁和,胡 璞,崔 灏.冻结黏土卸载状态下双屈服面流变本构关系研究[J]. 岩土力学, 2007,28(11): 2337-2342
53.沈 婷,李国英,陈生水.颗粒破碎效应对堆石坝应力变形的影响[J]. 岩土力学, 2006,27(S2): 469-474
54.赵炼恒 ,李 亮 ,邹金锋 , 赵志刚 , .高速公路下伏浅层老采空区强夯置换试验研究[J]. 岩土力学, 2006,27(S2): 815-820
55.赵兴东 ,唐春安 ,张国联 ,于言平,.高应力破裂岩体条件下锚网支护研究[J]. 岩土力学, 2006,27(S1): 918-920
56.汪新红 ,王明洋 .岩爆与峰后岩石力学特性[J]. 岩土力学, 2006,27(6): 913-919
57.张必勇,徐 俊.巴东县杨家坪煤炭采空区岩体力学性质试验研究[J]. 岩土力学, 2005,26(S2): 119-122
58.李爱兵,尹彦波.支持向量机对采空区稳定时间的预计[J]. 岩土力学, 2005,26(S2): 231-233
59.李一帆 ,张建明 ,邓 飞 ,白世伟,.深部采空区尾砂胶结充填体强度特性试验研究[J]. 岩土力学, 2005,26(6): 865-868
60.李晓红,姜德义,刘 春,任 松.公路隧道穿越采空区治理技术研究[J]. 岩土力学, 2005,26(6): 910-914
61.张军辉,缪林昌.连云港海相软土流变特性试验及双屈服面流变模型[J]. 岩土力学, 2005,26(1): 145-149
62.戴兰芳 ,苏胜昔 ,李文秀 , .采空区地表建筑物基础稳定性的Fuzzy测度分析[J]. 岩土力学, 2004,25(11): 1791-1794
63.赵 奎 ,蔡美峰 ,饶运章 ,饶 俊 ,朱建新 .采空区块体稳定性的模糊随机可靠性研究[J]. 岩土力学, 2003,24(6): 987-990