深部断续节理岩体中渗流对巷道稳定性影响的数值分析
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第23卷 第7期岩石力学与工程学报 23(7):1154~11572004年4月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering April ,20042002年6月28日收到初稿,2002年8月28日收到修改稿。
* 中国博士后科学基金(2002031045)资助项目。
作者 王贵君 简介:男,45岁,1983年毕业于阜新矿业学院,2001年获德国弗莱贝格工业大学工学博士学位,现任副教授、北京科技大学博士后,主要从事岩土流变力学、地下存储中的岩石力学问题和岩土力学数值分析方面的研究工作。
节理裂隙岩体中不同埋深无支护暗挖隧洞稳定性的离散元法数值分析*王贵君(北京科技大学土木与环境工程学院 北京 100083)摘要 针对一高速公路隧道工程,应用离散单元法对节理裂隙岩体中不同埋深无支护暗挖隧洞的稳定性及其机理进行了数值分析。
分析结果表明,当节理的赋存条件不利于隧洞稳定时,浅埋隧洞(如埋深只有5 m)的稳定性不如埋深较大隧洞(如埋深50 m)的稳定性好;反之,当节理的赋存条件有利于隧洞稳定时,则浅埋隧洞的稳定性比深埋隧洞的稳定性好。
分析结果还表明,“压力拱”效应在浅埋隧洞节理裂隙围岩稳定性中起着重要作用。
关键词 岩石力学,节理裂隙岩体,暗挖隧洞,埋深,稳定性分类号 TU 451 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)07-1154-04DEM ANALYSIS ON STABILITY OF UNSUPPORTED TUNNELS INJOINTED ROCK MASSES AT DIFFERENT DEPTHSWang Guijun(University of Science and Technology Beijing , Beijing 100083 China )Abstract The stability of unsupported tunnels in jointed rock masses at different depths is analyzed using the distinct element method. The analysis of an autobahn tunnel shows that the unsupported shallow tunnels (for example ,at a 5 m depth) are not as stable as those at a larger depth (for example ,at 50 m) if the joints are steep and there exist more joint sets ,and vice versa. The pressure-arch effect on the stability of jointed rock mass surrounding a shallow tunnel proves to be important.Key words rock mechanics ,jointed rock mass ,mined tunnel ,depth ,stability1 引 言在隧道工程中,上覆岩(土)层对隧洞既是加载体又是承载体,其自身的重力往往是构成隧洞竖向荷载的主要来源。
煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策随着我国工业化进程的加快和能源需求的增长,煤矿深部开采已成为煤矿生产的主要形式之一。
煤矿深部开采也带来了一系列的岩巷围岩稳定与支护问题。
煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策的研究和实践对于确保煤矿生产安全、提高生产效率具有重要意义。
本文将从煤矿深部岩巷的特点、围岩稳定机理、常见的围岩稳定问题和相应的支护对策等方面展开探讨。
一、煤矿深部岩巷的特点煤矿深部岩巷指的是距离地表较深的煤层巷道。
由于深部地压和岩层构造的复杂性,煤矿深部岩巷与浅部岩巷相比具有以下特点:1. 地应力较大:地表以上的地应力是受到岩层自重等因素的影响而逐渐减小的,而在深部开采场所,地应力往往非常大,这对围岩稳定提出了更高的要求。
2. 岩层构造较复杂:深部地层通常都经历了了复杂的地质作用,形成了较为复杂的岩层构造,这使得深部岩巷的围岩稳定问题更为复杂。
3. 地质构造异常多:在深部地层中,地质构造异常多,如断层、褶皱、节理等,这也给岩石的稳定性带来了挑战。
以上这些特点使得煤矿深部岩巷的围岩稳定问题成为了深部开采的难点和瓶颈。
二、围岩稳定机理煤矿深部岩巷的围岩稳定机理是深部开采的重要理论基础。
围岩稳定主要受到以下几方面因素的影响:1. 地应力:地应力是指地下岩石受到的压力。
在深部开采中,地应力是影响围岩稳定的主要因素之一。
地应力大小与深度成正比,因此深部开采受到的地应力通常较大。
2. 岩层构造:地质构造异常多的深部岩巷,岩层构造对围岩稳定起着至关重要的作用。
褶皱、断层等地质构造对围岩形成和变形带来了很大的影响。
3. 岩体力学性质:岩石的力学性质是影响围岩稳定的另一个重要因素。
岩石的抗压强度、断裂带特性、岩石的变形特性等都对围岩稳定有着重要的影响。
4. 采动影响:煤矿深部开采的过程中,采动对围岩产生了很大的影响。
采动导致了围岩的应力分布发生了变化,从而引发了岩体的破裂和变形。
以上这些因素共同影响着煤矿深部岩巷的围岩稳定,了解这些因素对选择合适的支护对策具有重要的意义。
露天煤矿含断层顺倾边坡渗流与稳定性分析一、研究背景和意义随着全球经济的快速发展,能源需求不断增长,煤炭作为主要能源来源之一,其在能源结构中的地位日益重要。
煤炭开采过程中产生的环境问题也日益凸显,其中露天煤矿的开采对生态环境造成的影响尤为严重。
露天煤矿作为一种非传统的采矿方式,其开采过程中的边坡稳定性问题尤为关键。
由于地质条件的变化和开采条件的限制,露天煤矿含断层顺倾边坡的渗流与稳定性问题越来越受到关注。
露天煤矿顺倾边坡的渗流与稳定性问题涉及到地质、工程、环境等多个领域,对于保障矿山安全生产、保护生态环境具有重要意义。
顺倾边坡的渗流与稳定性问题直接影响到矿山的生产效率和经济效益。
边坡失稳可能导致矿井生产中断,甚至引发严重的安全事故,给企业带来巨大的经济损失。
顺倾边坡的渗流与稳定性问题对周边生态环境产生影响,边坡失稳可能导致土壤侵蚀、水土流失等环境问题,破坏生态平衡,影响人民生活质量。
研究露天煤矿含断层顺倾边坡的渗流与稳定性问题,对于提高矿山安全生产水平、促进绿色发展具有重要的理论和实践价值。
1.1 研究背景随着煤炭资源的日益减少,露天煤矿作为一种重要的煤炭开采方式,在我国得到了广泛的应用。
露天煤矿在开采过程中往往伴随着地质条件的复杂性,如断层、顺倾边坡等。
这些地质条件对露天煤矿的稳定性和安全性产生了很大的影响。
研究露天煤矿含断层顺倾边坡渗流与稳定性问题,对于提高露天煤矿的开采效率和降低安全事故发生率具有重要意义。
随着我国经济的快速发展,煤炭需求量持续增长,煤炭开采行业面临着巨大的压力。
为了满足能源需求,我国不断加大对煤炭开采的投入,露天煤矿作为一种重要的煤炭开采方式得到了广泛应用。
露天煤矿在开采过程中往往伴随着地质条件的复杂性,如断层、顺倾边坡等。
这些地质条件对露天煤矿的稳定性和安全性产生了很大的影响。
研究露天煤矿含断层顺倾边坡渗流与稳定性问题,对于提高露天煤矿的开采效率和降低安全事故发生率具有重要意义。
节理岩体隧道的稳定性分析及破坏机理彭双喜【摘要】In the past,only displacement,stress,size and distribution of plastic zone can be ob-tained when analyzing the stability of jointed rock tunnel.Neither can be found the location and range of the failure surface clearly,nor can obtain quantitative criteria of safety factor.Quantitative analysis for sta-bility of jointed rock tunnel is deduced in this paper by model test and numerical analysis.Failure state and safety factor of jointed rock tunnel are calculated by using FEM strength reduction.The results show that joint obliquityhas a greater impact on the location of failure surface.Ifα=0°,failure surface distrib-utes symmetrically on bothsides;ifα=30°and 45°,failure surface rotates with the change of joint obliq-uity correspondingly and distributes in the up-down parts ofjoint;ifα≥60°,failure surface transfers to the vault and the foots of the side wall mainly because of the gravity;in particular,ifα=90°,a failure surface can be formed in the middle of vault.The safety factor results show that safety factors reduce in different degrees in jointed rock tunnel compared with homogenous tunnel but joint obliquity has little impact on safety factor.With the reducing of joint spacing and strength,the safety factor decreases.%以往只有位移,应力,尺寸和塑性区分布在分析节理岩体隧道的稳定性时考虑。
渗流对边坡稳定性的影响孙聚龙(长沙理工大学市政工程专业103104020449)摘要边坡稳定性问题一直是工程地质、岩土工程等领域中一项最基本而又十分重要的研究课题。
影响边坡稳定性的因素较多,渗流既是一个重要影响因素,也是一个难点课题。
近年来,随着有限元理论和计算机技术的发展,进行渗流对边坡稳定影响的研究也越来越多。
渗流场和应力场作为边坡稳定分析的重要组成部分,二者相互作用、相互联系。
所以要对边坡稳定情况进行研究必须正确分析渗流对其作用。
一方面,渗流产生渗流场形成孔隙水压力,孔隙水压力作用到边坡上将改变边坡的应力状态,边坡的应力状态改变会造成土体的孔隙率和渗透系数的改变;另一方面,渗流系数和孔隙率的改变会使渗流场发生变化。
这样的渗流场相互作用,将对边坡稳定性产生影响。
边坡稳定性分析始于二十世纪初,发展至今形成了多种方法,虽然各种方法并存,具有各自的计算准则,但总体来说,边坡稳定性分析的发展遵循了以下这条主线,即从定性分析发展到定量分析。
其中,定量分析又经历了从确定性分析到非确定性分析的过程。
本文对国内外渗流及边坡稳定的研究现状进行了归纳总结。
概述了现在边坡稳定研究的方法,渗流的计算及边坡渗流的趋势进行了阐述。
关键词:渗流,边坡,稳定性,确定性目录摘要 (1)目录 (2)第一章边坡稳定性研究的现状 (3)1.1 定性分析方法 (3)1.2 定量分析方法 (3)1.2.1 确定性分析方法 (3)1.2.2 非确定性分析方法 (5)第二章渗流研究的现状 (5)2.1以实验研究为主的初级阶段 (6)2.2 以解析法为主要研究手段的发展阶段 (6)2.3 以数值模拟为主的高级阶段 (6)第三章渗流作用下边坡稳定性研究现状 (7)第四章渗流的计算 (7)4.1 渗流模型 (7)4.1.1 物理模型 (8)4.1.2 数学模型 (8)4.2 渗流计算 (9)4.2.1 解析法 (9)4.2.2 数值法 (9)4.2.3 实验模拟法 (9)4.3 应力场和渗流场的耦合作用 (9)4.4 渗流自由面 (11)4.5 渗透系数 (12)4.5.1 确定型模型结合实验方法 (12)4.5.2 随机模型方法 (12)4.5.3 克里格法 (13)4.5.4 数学模型反演求解法 (14)4.5.5 分形理论 (14)第五章边坡渗流研究的趋势 (14)参考文献 (16)第一章边坡稳定性研究的现状1.1定性分析方法该方法从边坡演化破坏中的主要影响因素、失稳力学机制以及变形破坏方式等进行考虑,以此分析评价边坡稳定的状态及预测边坡发展的趋势。
煤矿深部岩巷围岩的稳定与支护技术分析文章分析了煤矿深部岩巷围岩稳定和支护的现状,探析了提高煤矿深部岩巷围岩稳定性的支护技术,以供参考。
标签:煤矿;深部岩巷围岩;稳定与支护技术1 前言煤炭资源作为一种重要的能源资源,社会需求量巨大,随着煤炭资源的开采,浅部资源逐渐的枯竭,煤炭开采工作逐渐的向深部延伸。
随着煤矿开采深度的增加,矿井地质条件越来越恶化,涌水量增加、地应力增大、破碎岩体增多,导致深部岩巷围岩的稳定和支护难度增加,同时还会增加生产成本,如何处理煤矿深部岩巷围岩稳定和支护问题,已经成为困扰众多煤矿企业的难题。
因此,文章针对煤矿深部岩巷围岩稳定和支护技术的研究具有非常重要的现实意义。
2 煤矿深部岩巷围岩稳定和支护的现状分析煤炭自身所处地层之下,随着矿井深度的不断延伸,并且在开挖的过程中会对围岩的稳定性产生一定的影响,必须采用有效的支护技术进行处理。
但是,通过对现阶段出现的众多深部围岩支护理论进行研究和分析,这些理论存在许多问题,并不能够准确的揭示深部岩巷围岩变形以及破坏机理,采用的多种支护方式或者技术,也不能够起到有效的支护作用,在深部矿井高地压的作用下,很容易导致巷道出现破坏、变形等问题,甚至导致巷道出现坍塌事故,必须对支护形式进行实时的监控,一旦发现问题进行及时的维护和翻修,但是这样会大幅度的增加支护成本,还会降低煤矿开采进度,影响煤矿企业的采煤量和经济效益。
3 提高煤矿深部岩巷围岩稳定性的支护技术分析随着煤矿开挖深度的增加,围岩自身的受力状况发生巨大的变化,巷道不同位置围岩的压力状况、应力状况都存在一定的差异,为了保证煤矿深部岩巷围岩的稳定性,应该采取多种支护技术,以此提高围岩自身的承载力和强度,防止围岩出现失稳或者坍塌的现象。
3.1 锚杆支护技术传统的锚杆支护原理包括加固拱、组合梁、悬吊等原理,笔者通过实际测量和数值计算,对深部岩巷围岩变形的冲击性、扩容性以及流变性等进行分析,然后采用合适的锚杆支护技术进行加固。
煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策随着煤炭资源的逐渐枯竭,煤矿勘探和开采往往要越来越深入地下,这就对煤矿深部岩巷的岩体稳定与支护提出了更高的要求。
煤矿深部岩巷岩体稳定与支护对策是煤矿生产中一个重要的技术问题,直接关系到矿井的安全生产和资源开发利用。
本文将从岩巷围岩的稳定性原因分析、支护措施和新技术应用等方面探讨深部岩巷围岩稳定与支护对策。
一、围岩稳定性原因分析1. 地质构造地质构造是岩巷围岩稳定性的重要因素之一。
在煤矿深部开采中,地质构造常常较为复杂,存在断层、节理、褶皱等地质构造对围岩稳定性的影响。
2. 地质岩性地质岩性包括煤层的产状、厚度和坚固程度等,这直接影响到围岩的稳定性。
一些软弱的破碎煤层容易发生滑移、坍塌,导致围岩失稳。
3. 应力状态在煤矿深部,地下应力较大,会对围岩产生较大的压力,导致围岩破裂、变形等现象,严重影响围岩稳定。
4. 水文地质条件水文地质条件是围岩稳定性的重要影响因素之一。
水文地质条件较差,容易导致围岩的湿润和软化,使围岩稳定性下降。
二、支护措施1. 预留合理矿柱在煤矿深部开采中,合理预留矿柱是保障围岩稳定的有效措施。
通过预留合理的矿柱,可以有效减小地下应力,减轻围岩的承压,提高围岩的稳定性。
2. 地压控制地压控制是指通过合理布置和支护巷道,减少围岩的变形和破裂。
采用合理的采煤工艺、适当的放顶和支护措施,可以有效控制围岩的稳定。
3. 巷道支护巷道支护是保障围岩稳定的重要手段。
采用合理的巷道支护材料和技术,对巷道进行有效加固,可以增加围岩的抗压和抗剪强度,提高围岩的稳定性。
4. 特殊地质条件下的支护对于特殊地质条件下的围岩,如软弱煤层、断层带、岩溶地质等,需要采用相应的支护措施。
比如对软弱煤层围岩可以采用锚杆、锚索、预应力锚杆支护;对断层带可以采用预应力锚杆加固,对岩溶地质可以采用喷浆固化等方式进行支护加固。
三、新技术应用1. 高效支护材料随着材料科学的发展,高效支护材料的研发应用对围岩稳定与支护起到了重要作用。
煤矿水闸墙围岩渗流机理及失稳判据我国煤矿水文地质条件复杂,矿井水害事故频发,设计并修建水闸墙是井下预防和治理煤矿突水的常用措施。
但是,由于我国水闸墙的设计规范大多从墙体的结构稳定和力学强度出发,没有考虑水闸墙及其围岩的渗透性能,致使许多煤矿水闸墙发生渗漏、甚至突水失稳,威胁着矿井生产安全。
国外学者虽然较早提出了抗渗安全系数的概念,但缺乏后续研究。
当水闸墙挡水压力较大或运行时间较长后,水闸墙及其围岩中的裂隙就会形成导水通道,使渗流得以绕过水闸墙而引发渗漏。
本文运用理论计算与分析、室内物理模拟试验和工程案例分析等手段,围绕水闸墙及其围岩的渗透机理及失稳判据这一科学问题进行了系统、深入地研究,主要取得了如下成果:⑴研究了煤矿水闸墙围岩渗流通道,提出了围岩发生贯穿性渗流时的临界水力坡度表达式,确定了水闸墙的挡水安全系数。
通过对封堵水体、水闸墙和围岩特性的分析,总结出可能发生渗流的三种通道形式,即水闸墙与围岩的交界面、水闸墙围岩中的导水断层和水闸墙围岩中的导水裂隙,并选取了具有代表性的、能够反映工程地质、水文地质和施工质量的评价指标,对三种通道形成的可能性进行了量化和评价,确定了围岩导水通道贯穿系数,即围岩中能够导水的裂隙之间相互连通、且从巷道迎水侧渗入围岩并绕流贯穿围岩从巷道背水侧溢出的程度。
在计算水闸墙水力坡度稳定值的基础上,综合考虑了围岩导水通道贯穿系数、围岩渗透率和围岩岩体完整性系数,构建了围岩发生贯穿性渗流时的临界水力坡度表达式,并对获取各计算参数的可行性进行了说明。
在统计现有水闸墙工程应用实例的基础上,分析了临界水力坡度和稳定水力坡度二者的比值与水闸墙是否挡水失稳之间的关系与规律,确定水闸墙挡水安全系数为0.6,当临界水力坡度与稳定水力坡度的比值大于水闸墙挡水安全系数的时候,水闸墙及其围岩将发生漏水现象,从而构成了理论判据。
⑵研制了水闸墙围岩渗流物理模拟试验装置,并配制了满足力学性质和水理性质的流固耦合相似材料。
2019.16科学技术创新成本和工期。
但是从另一方面来说,该施工方式也由于土木合成料的应用导致了从纵向上提高了加筋层的拉力,因而也会在使用时出现沉降,对于该施工技术,现在仍然有一定的探索空间。
3.4塑料排水板施工技术。
市政道路施工中,由于软土地基中大量的负电荷能够吸引空气中的水蒸气,导致软土地基中的含水量增加,从而扩大了软土地基的孔隙。
因此,可以采用塑料排水板施工技术对软土地基进行排水,压缩软土地基中的孔隙。
该种技术的具体方法是在天然土体中添加竖向的排水井,从而将软土中孔隙水缓慢排出,缩小孔隙比,同时使用砂垫层,在水平方向上将水排出,继而向地基施加压力,在短期内即可达到良好的固结效果,有效的提高了软土地基的密实程度,解决了地基松软的问题。
3.5强夯法加固技术。
强夯法加固技术,顾名思义,就是运用动力对软土地基进行加固,这种加固技术因其加固效果好、适用范围广、成本低等优点被广泛应用到我国市政道路施工的软土地基加固施工中。
尤其是在一些施工工期较短或者大面积软土层的道路施工过程中,强夯法加固技术的应用最为常见。
这主要是由于施工工期较短的工程建设中,预压时间较短,强夯法的加固效率较高;此外,强夯法加固技术在软土地基加固的施工过程中设有沙井,不但减少了施工成本,还有效的提高了加固效率。
对于一些地质情况较为复杂的软土地基加固工程,强夯法的施工技术更加快捷高效。
在该种技术的应用过程中,施工单位应根据施工现场的具体情况对道路出现的问题进行详细的分析,在保证质量,减少施工成本的前提下,选取最为行之有效的软基加固技术,从而保证市政道路地基的施工密实度,有效的提高市政道路施工工程的施工质量。
但是,强夯法不适用于淤泥层较厚的软基加固,例如杭州市的软基加固中,强夯法只能加固10m ,而杭州市某路段的工程施工中,淤泥层厚度可达到18m 以上,因此强夯法在此工程中缺乏可行性。
4结论事实上,软基加固技术的应用对于道路工程的施工质量具有重要的影响,在一定程度上决定了道路工程的整体施工质量,如果工艺过关,并且能够合理的加以应用,行车舒适度也能有所提升,同时还能尽量避免一些事故的发生。
软岩巷道稳定性的影响因素分析根据软岩巷道的特性,其稳定性的影响因素及指标选取为(1)岩石单轴抗压强度围岩强度对巷道的变形和破坏起着重要作用。
软岩的强度较低,因而围岩的变形破坏程度较大,巷道维护较困难。
岩石的单轴抗压强度能够反映围岩力学、物理性质,因此取巷道宽度" 倍范围内的顶板岩层、巷道宽度! 倍范围内底板岩层及两帮岩层岩石单轴抗压强度的加权平均值作为围岩的强度指标[3]。
(2)岩层自重应力自重应力等于γH(γ为上覆岩层平均容重;H为巷道埋藏深度),随! 的增加而加大。
随着巷道埋藏深度的增加,巷道矿压显现加剧,巷道围岩移近量加大,这已被大量的现场矿压观测所证实。
(3)围岩节理裂隙发育程度软岩岩体中含有层理、节理、裂隙、软弱夹层等,这些弱面和结构面在很大程度上削弱了岩体的完整性,降低了岩体的强度,可能引起围岩失稳,造成巷道稳定性差,维护困难。
围岩节理裂隙发育程度属于定性指标,分为很发育、较发育、中等发育、不发育、很不发育5 级。
(4)岩块干燥饱和吸水率随着岩块干燥饱和吸水率的增加,软岩的膨胀性加大。
(5)蒙脱石和伊利石含量大量实验及工程实践表明,在软岩岩体中,含蒙脱石和伊利石矿物的岩石膨胀性很强,对软岩巷道的危害极大。
(6)岩石粘聚力一般情况下,岩石粘聚力越大,巷道围岩稳定性越好;反之,巷道围岩稳定性差。
(7)岩石内摩擦角岩石内摩擦角对巷道围岩稳定性的影响与粘聚力相同。
一般情况下,软岩的粘聚力及内摩擦角较小,造成巷道稳定性较差。
(8)巷道断面面积巷道断面面积越大,则悬露顶板范围就越大,在重力或构造应力作用下,更易使顶板发生离层现象或弯曲破坏。
另外,随着巷道断面面积的增大,将导致巷道周围破碎区的扩大,引起巷道周边位移的增加。
(9)支护方式软岩巷道支护是支护结构与围岩结构相互调节、相互作用的过程,其变形与破坏不仅是岩体材料的变形破坏,更主要是整体结构的变形与失稳。
若支护的性能与软岩的变形破坏特征不相适应,就会造成支护的严重损坏,围岩移近量增加,巷道稳定性下降。
裂隙水渗流对隧道围岩稳定性的影响
为了保证隧道结构在高水位段富水区的安全稳定,必须解决外水压力对隧道衬砌的作用问题。
在实际的工程中,地下水的突涌十分常见,要解决此类问题,就必须摸清地下水在裂隙岩体中的渗流规律和对隧道的影响。
因此,对地下水的渗流进行分析和研究是十分有必要的。
本文运用地下水渗流场分析原理,以重庆市双碑隧道依托工程为背景,进行了以下几个方面的研
究:(1)隧道的施工开挖,将会导致原本稳定的围岩应力场和渗流场产生了重分布。
开挖完成后,新形成的应力场和渗流场逐渐趋于稳定。
求出围岩和衬砌中各个点的渗流速度,得到最大渗流速度和最小渗流速度的位置。
(2)分别求出渗流前后衬砌外轮廓线上的变形量、等效应力、等效应变、X
方向的应力应变和Y方向的应力应变。
将渗流前后的数据进行比较,分析在应力场与渗流量场相互作用的过程中,两者之间的影响。
(3)求解不同的因素对隧道衬砌渗流的影响:(1)当只存在围岩的级别不相同时,即在分别在Ⅴ级、Ⅳ级和Ⅲ级围岩的情况下,渗流对隧道衬砌水平方向和竖直方向的变形量和应力的影响;(2)当只存在隧道的净距不相同时,即分别在10米、20米和30米的净距下,渗流对隧道衬砌水平方向和竖直方向的变形量和应力的
影响。
煤矿深部岩巷围岩稳定与支护的问题分析【摘要】随着我国煤矿开采深度的增加,地质条件、岩体破碎、涌水量、地应力以及水头压力等问题逐渐凸显,导致了我国煤矿深部岩巷围岩稳定与支护的问题也日益突出,为了解决这一问题,在各个方面都要付出巨大的成本,包括生产成本、技术措施以及安全措施等。
煤矿深部岩巷围岩与浅部的主要区别在于两者所处的应力环境不同,所以两者的强度及变形会有较大的差别,随着煤层深度的增加,围岩应力有可能会超过其强度而导致破坏失稳,酿成事故。
【关键词】煤矿;深部岩巷;围岩;稳定;支护;问题;分析我国是用煤大国,随着煤炭的用量加大,煤矿浅部的煤炭资源已经逐渐的枯竭,所以我国很多的煤矿开始逐渐的由浅部向深部开采,目前我国很多矿井开采或开拓的深度已经达到了七百米之深,有些煤矿甚至已经达到了一千米,例如开滦、淮南、徐州、邯郸、邢台、新汉煤矿等,一般情况下,我国把深度达到七百至一千米的煤矿称为深部开采煤矿。
深部煤矿的开采研究是从上世纪八十年代初期开始的,以南非为代表,包括英国、德国、俄罗斯、日本以及印度等国家,而我国是从上世纪八十年代末期才开始研究煤矿深部开采的,笔者根据自己的工作经验,在本文中重点分析了煤矿深部岩巷围岩的稳定及其支护问题。
1 高地应力对煤矿深部岩巷围岩稳定与支护的影响分析高地应力是影响煤矿深部岩巷围岩稳定和支护的重要因素,即使在自重应力的作用下,处于八百米左右深度围岩的原岩应力也能够达到二十兆帕左右,而在实际的煤系地层中,又存在着褶皱、断裂和破碎带等,这些都是经过地壳强烈的运动之后形成的,所以在深部煤系当中都存在着较高的构造应力。
据统计,大部分的构造应力要大于围岩的自重应力,例如,水平地应力的大小通常是垂直地应力的1.25~2.50倍;根据典型矿区的地应力测试结果,水平方向上的原岩应力最高可以达到27.18 MPa,而垂直方向上的原岩应力最高可以到达20.1 MPa。
但是我们经过一定方法,例如工程类比法、基于现场变形观测结果的围岩参数反分析计算法以及(基于岩石力学试验结果和修正的H—B准则计算法等对岩体的最高单轴抗压强度进行了综合的分析,得出的结果是其强度只有十五兆帕,远远小于高地应力的大小。
深部原岩应力测量及其对巷道稳定性影响分析杨战标1 李建建2 郭建伟2(1.中国平煤神马集团 炼焦煤资源开发与综合利用国家重点实验室,河南 平顶山 467099;2.山东安科矿山支护技术有限公司,山东 济南 250000)摘 要 平煤一矿北三风井埋深超过1000m ,受岩石强度低,持续高水平应力作用影响,巷道变形严重,支护难度大,成巷效果极差。
开展地应力测量工作,分析巷道所处地应力场的特点和规律,为巷道支护设计、矿井与采区布置提供科学依据。
关键词 深部巷道 原岩应力 应力解除法中图分类号 TD311 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2016.06.057Analysis of the deep stress measurement and roadway stabilityYang Zhan-bian 1 Li Jian-jian 2 Guo Jian-wei 1(1.China Pingmei Shenma Group, State Key Laboratory of Coking coal resources development andcomprehensive utilization,Henan Pingdingshan 4670992.Shandong Anke mining support technology Co.,LTD, Shandong Jinan 250033)Abstract :The northern third level wind well of the First Mine of Pingdingshan Coal Industry Group is up to 1000m,because of weak rock and high stress, roadways were destroyed seriously, the support is very difficult, therefore, in order to analyze of characteristics and regularity of in-situ stress field,and provide reference for roadway support design and mining layout,the stress measurement is necessary. Key words : deep roadway in-situ stress stress-relief method收稿日期2016-03-21作者简介 杨战标( 1980-)河南郏县人,高级工程师,一直从事采矿工程方面的科技研发与管理工作。
深部隧道支护系统稳定性数值分析高小社【摘要】Combining with the engineering fact,the paper adoptsFLAC3D,the numeric simulation software,to simulate the effect of the tunnel by the surrounding rock without supporting of the deep tunnel,the bolt support,the combination support of the bolt and anchor,and the combination support of anchor and lining,and proves by the fact that the combination support of the bolt,anchor and lining has the best consolidation effect.%结合工程实际,利用数值模拟软件FLAC3D模拟了深部隧道围岩无支护,锚杆支护,锚杆、锚索组合支护,锚杆、锚索、衬砌组合支护加固隧道的效果,结果表明加固效果最好的是锚杆、锚索、衬砌组合支护。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)012【总页数】2页(P199-200)【关键词】深部隧道;支护系统;稳定性;数值分析【作者】高小社【作者单位】中铁二十局集团路桥工程公司,陕西西安710016【正文语种】中文【中图分类】U455.70 引言近几十年来,随着世界经济和社会快速发展,世界上各种用途的隧道工程建设开始向深部发展[1]。
随着深度的增加,围岩存在高地应力、高水压、高温度的特点,深部岩体应力分布更加复杂,致使其支护也更加困难,从而造成工程造价大大提高,工期延长,以致发生塌顶塌方坍方事故,给工程的建设及正常使用带来了很大的影响[2-6]。