复杂破碎围岩状态下大断面巷道稳定性综合分析
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按 照压力 曲线 的斜率 ， 以 可 将 压力 表 原 始 累计 趋 势 变 化 大
Ｚ
．
致划分为四个 阶段 ： ①压力缓慢
长 比较 缓慢 ， 本 处 于一 个 压 力 基 相对 稳 定 的 阶 段 ， 图 １ ｂ 中 如 （）
依 据我 国西部 强震 区复杂 围岩环境 下 某煤矿 大 断 面巷 道 顶板 离层 、 帮压 力 等监 测 数据 ， 巷 结合 钻
孔窥视 ， 围岩松动 圈监测系统， 对该 区顶板 离层 、 帮压 力变化规律进行 了声 一光 一电多元指标 巷 参数综合研究， 较全面的对复杂破碎 围岩状态下大断面巷道的稳定性进行综合分析。 关键词 ： 西部强震区； 破碎 围岩； 大断面巷道 ；多元指标参数
３ １ 压 力表数 据分 析 ．
监测巷道帮部侧 向压力以拉应力为主， 并呈跳跃式不均匀 、 非对称性变化。据 图 ｌ 数据显示 ， 压力最
收稿 日期 ： ０ ８－ ７一ｌ ２０ ０ Ｏ 责任编辑：杨忠 民
基金项 目：国家 自然科学基金项 目（０ ７ １４，１４ ２ ３ ） １７ ２ ４ ０ ００ ３
第２ 卷 第４ ８ 期
２０ ０ ８年 １ ２月
西 安 科
技 大 学 学 报
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ ４ １２ ． Ｄ Ｃ２ ０ ｅ．Ｏ ８
Ｊ ＲＮＡ Ｏ ＩＡ Ｉ ＥＲ Ｉ Ｙ Ｏ Ｃ Ｅ Ｃ Ｄ Ｔ Ｃ ＯＬ Ｙ ＯＵ Ｉ Ｆ Ｘ Ｎ ＵＮ Ｖ ＳＴ Ｆ Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ Ａ Ｅ ＨＮ ＯＧ Ｎ
中图分 类号 ： Ｄ ３ ２ ４ Ｔ ２ ． 文 献标 识码 ： Ａ
复杂条件下岩体物理力学特性与其赋存环境有直接关系¨ ， Ｊ岩体形成后受历史性反复地震作用以及 采动影响 ， 岩体内弱结构性能变的更为脆弱 ， 岩体强度大大降低 。同时 ， 地下结构施工过程中， 岩石 内的 封闭应力的不规则 、 无序释放 ， Ｊ宏观上表现出巷道 、 工作面的变形、 破坏等 ， 对开挖巷道支护提 出更高的 要求。因此 ， 复杂围岩环境是影响地下工程安全和经济与否的重要 因素 ， 在一定 程度上 已经成为了制约 地下工 程安 全性 与合理性 的主导 因素 』 。该矿 地处 我 国西 部强 震 区范 围 内 ， 回采 巷 道 受开 采 扰 动 和历 史性地震灾害的影响 ， 顶板围岩破碎 ， 围岩环境复杂， 部分地段 冒顶、 片帮现象严重 ， 很大程度上影响了煤 矿正 常生产 Ｊ 。通过 对现 场多元 监测 数 据分 析 ， 大 断 面巷 道 围岩 破 坏 特征 及 规 律进 行 综 合分 析 与 评 对
３ 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室 ， ． 陕西 西安 ７０ ５ ） １０ ４
摘
要 ：复杂破 碎 围岩状 态下大断 面巷道 开挖 后 ， 巷道 围岩 出现 应 力集 中。受 开采 扰 动 的影 响 ，
岩体 强度 大大 降低 ， 围岩呈现 不 稳 定 变形 破 坏 ， 冒顶 、 如 片帮 等 ， 煤矿 安 全 生产 带 来极 大威 胁 。 给
壁综合机械化采煤方法进行回采 。回采巷道沿 ２煤顶板布置 。工作面下运输巷净宽 ４ ６ｍ， ． 中高 ３ ６ｍ， ． 净 断面 １． 属大 断面巷 道 ， ６ １ｍ ， 岩性 以砂岩 为 主 ， 主要 采用 锚 网钢带 以及锚 索联 合 支护方 式进 行支 护 。
２ 监测仪器布局
作者简介 ： 张子飞 （９ ８ ， ， １５ 一） 男 安徽太 和人 ， 硕士 ， 高级工程师 ， 主要从 事煤 炭开采技术研究与实践
６０ ３
Hale Waihona Puke 西安科技
大
学 学
报
２０ ０ ８生
大变化速率发生在 ３压力表 ， 距离工作面 ２６～ ７ 处 ， ２ ２０ｉ 最大值为 ０ １５ｋ ／ ｎ ．４ Ｎ ｍ。同时， 压力表最大变 １ 化速率为 ００９ｋ ／ ５压力表最大变化速率为 ００ ５ｋ ／ 分别发生在距离工作面 ０— ７ｍ和 一 ３— ．１ Ｎ ｍ， ． １ Ｎ ｍ， ３ ３ ４ ５ｍ处 ； 压力累计最大变化发生在 ５压力表距离工作面 ２ ３ ２５ｉ处 ， ８ — ９ ｎ 最大值为 ７９ｋ ． Ｎ左右 ， ， ， １５ ８ 压力表分别在距离工作面 ３３ １０ １０ｍ处达到最大压力变化 ， ４ ， ，２ ２ 最大值分别为 ６ １６ ９和６ ９ｋ 。 ． ，． ． Ｎ 从图 １ ａ 可看出， （） 压力变化呈跳跃式发展 ， 除多数地段呈现拉应力外 ， 少数时段亦有压应力变化， 但 最终趋于稳定状态 ， 且终值与初值保持基本一致 ； 累计变化在经历缓慢增 长、 线性增长达到峰值后 ， 呈明 显的下降趋势 ， 峰值基本保持在 ６ ８ｋ ～ Ｎ之间。
价， 为巷 道支 护参数 的合 理确定 提 供定量 化依 据 。
１ 现 场 工 程 概 况
矿 区属南北 地震 带南 端 ， 史上 曾发 生较 大地震 ８次 ， 氏震级 ４ ２～ ． 历 里 ． ５５级之 间 。矿 井 采 用全 斜 井 巷 道布 置方式 ， 采煤层 为 ２煤 层 ， 开 煤层平 均厚 度 ７３ 煤层 平均倾 角 １。监测 工作 面主要 采用 走 向长 ．５ｍ， ２，
文 章 编 号 ：１７ ９ １ （０ ８ ０ ０ ２ ０ ６ ２— ３５ ２ ０ ）４— ６ ９— ５
复 杂破 碎 围岩 状 态 下大 断 面巷 道 稳定 性 综 合 分 析
张子 飞 ， 李立波 ， 来兴平 ’
（． １神华新疆能源有限责任公 司 ， 新疆 乌鲁木齐 ８０ ２ ； ． ３０ ７ ２ 西安科技 大学 能源学院 ， 陕西 西安 ７ ０ ５ ； １０ ４
在工作面下运巷安装了顶板离层仪 、 压力表、 锚杆测力计等对巷道顶板应力 一变形特征进行综合监
测 ， 合光学 钻孔 窥视 与 围岩松动 范 围声学 特征测 试 ， 围岩稳 定 性 预计 提 供 了井下 “ 一光 一电” 结 为 声 多元 力 学／ 息 与控制参 数 。 信
３ 监 测 结果 分 析
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致划分为四个 阶段 ： ①压力缓慢
长 比较 缓慢 ， 本 处 于一 个 压 力 基 相对 稳 定 的 阶 段 ， 图 １ ｂ 中 如 （）
依 据我 国西部 强震 区复杂 围岩环境 下 某煤矿 大 断 面巷 道 顶板 离层 、 帮压 力 等监 测 数据 ， 巷 结合 钻
孔窥视 ， 围岩松动 圈监测系统， 对该 区顶板 离层 、 帮压 力变化规律进行 了声 一光 一电多元指标 巷 参数综合研究， 较全面的对复杂破碎 围岩状态下大断面巷道的稳定性进行综合分析。 关键词 ： 西部强震区； 破碎 围岩； 大断面巷道 ；多元指标参数
３ １ 压 力表数 据分 析 ．
监测巷道帮部侧 向压力以拉应力为主， 并呈跳跃式不均匀 、 非对称性变化。据 图 ｌ 数据显示 ， 压力最
收稿 日期 ： ０ ８－ ７一ｌ ２０ ０ Ｏ 责任编辑：杨忠 民
基金项 目：国家 自然科学基金项 目（０ ７ １４，１４ ２ ３ ） １７ ２ ４ ０ ００ ３
第２ 卷 第４ ８ 期
２０ ０ ８年 １ ２月
西 安 科
技 大 学 学 报
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ ４ １２ ． Ｄ Ｃ２ ０ ｅ．Ｏ ８
Ｊ ＲＮＡ Ｏ ＩＡ Ｉ ＥＲ Ｉ Ｙ Ｏ Ｃ Ｅ Ｃ Ｄ Ｔ Ｃ ＯＬ Ｙ ＯＵ Ｉ Ｆ Ｘ Ｎ ＵＮ Ｖ ＳＴ Ｆ Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ Ａ Ｅ ＨＮ ＯＧ Ｎ
中图分 类号 ： Ｄ ３ ２ ４ Ｔ ２ ． 文 献标 识码 ： Ａ
复杂条件下岩体物理力学特性与其赋存环境有直接关系¨ ， Ｊ岩体形成后受历史性反复地震作用以及 采动影响 ， 岩体内弱结构性能变的更为脆弱 ， 岩体强度大大降低 。同时 ， 地下结构施工过程中， 岩石 内的 封闭应力的不规则 、 无序释放 ， Ｊ宏观上表现出巷道 、 工作面的变形、 破坏等 ， 对开挖巷道支护提 出更高的 要求。因此 ， 复杂围岩环境是影响地下工程安全和经济与否的重要 因素 ， 在一定 程度上 已经成为了制约 地下工 程安 全性 与合理性 的主导 因素 』 。该矿 地处 我 国西 部强 震 区范 围 内 ， 回采 巷 道 受开 采 扰 动 和历 史性地震灾害的影响 ， 顶板围岩破碎 ， 围岩环境复杂， 部分地段 冒顶、 片帮现象严重 ， 很大程度上影响了煤 矿正 常生产 Ｊ 。通过 对现 场多元 监测 数 据分 析 ， 大 断 面巷 道 围岩 破 坏 特征 及 规 律进 行 综 合分 析 与 评 对
３ 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室 ， ． 陕西 西安 ７０ ５ ） １０ ４
摘
要 ：复杂破 碎 围岩状 态下大断 面巷道 开挖 后 ， 巷道 围岩 出现 应 力集 中。受 开采 扰 动 的影 响 ，
岩体 强度 大大 降低 ， 围岩呈现 不 稳 定 变形 破 坏 ， 冒顶 、 如 片帮 等 ， 煤矿 安 全 生产 带 来极 大威 胁 。 给
壁综合机械化采煤方法进行回采 。回采巷道沿 ２煤顶板布置 。工作面下运输巷净宽 ４ ６ｍ， ． 中高 ３ ６ｍ， ． 净 断面 １． 属大 断面巷 道 ， ６ １ｍ ， 岩性 以砂岩 为 主 ， 主要 采用 锚 网钢带 以及锚 索联 合 支护方 式进 行支 护 。
２ 监测仪器布局
作者简介 ： 张子飞 （９ ８ ， ， １５ 一） 男 安徽太 和人 ， 硕士 ， 高级工程师 ， 主要从 事煤 炭开采技术研究与实践
６０ ３
Hale Waihona Puke 西安科技
大
学 学
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２０ ０ ８生
大变化速率发生在 ３压力表 ， 距离工作面 ２６～ ７ 处 ， ２ ２０ｉ 最大值为 ０ １５ｋ ／ ｎ ．４ Ｎ ｍ。同时， 压力表最大变 １ 化速率为 ００９ｋ ／ ５压力表最大变化速率为 ００ ５ｋ ／ 分别发生在距离工作面 ０— ７ｍ和 一 ３— ．１ Ｎ ｍ， ． １ Ｎ ｍ， ３ ３ ４ ５ｍ处 ； 压力累计最大变化发生在 ５压力表距离工作面 ２ ３ ２５ｉ处 ， ８ — ９ ｎ 最大值为 ７９ｋ ． Ｎ左右 ， ， ， １５ ８ 压力表分别在距离工作面 ３３ １０ １０ｍ处达到最大压力变化 ， ４ ， ，２ ２ 最大值分别为 ６ １６ ９和６ ９ｋ 。 ． ，． ． Ｎ 从图 １ ａ 可看出， （） 压力变化呈跳跃式发展 ， 除多数地段呈现拉应力外 ， 少数时段亦有压应力变化， 但 最终趋于稳定状态 ， 且终值与初值保持基本一致 ； 累计变化在经历缓慢增 长、 线性增长达到峰值后 ， 呈明 显的下降趋势 ， 峰值基本保持在 ６ ８ｋ ～ Ｎ之间。
价， 为巷 道支 护参数 的合 理确定 提 供定量 化依 据 。
１ 现 场 工 程 概 况
矿 区属南北 地震 带南 端 ， 史上 曾发 生较 大地震 ８次 ， 氏震级 ４ ２～ ． 历 里 ． ５５级之 间 。矿 井 采 用全 斜 井 巷 道布 置方式 ， 采煤层 为 ２煤 层 ， 开 煤层平 均厚 度 ７３ 煤层 平均倾 角 １。监测 工作 面主要 采用 走 向长 ．５ｍ， ２，
文 章 编 号 ：１７ ９ １ （０ ８ ０ ０ ２ ０ ６ ２— ３５ ２ ０ ）４— ６ ９— ５
复 杂破 碎 围岩 状 态 下大 断 面巷 道 稳定 性 综 合 分 析
张子 飞 ， 李立波 ， 来兴平 ’
（． １神华新疆能源有限责任公 司 ， 新疆 乌鲁木齐 ８０ ２ ； ． ３０ ７ ２ 西安科技 大学 能源学院 ， 陕西 西安 ７ ０ ５ ； １０ ４
在工作面下运巷安装了顶板离层仪 、 压力表、 锚杆测力计等对巷道顶板应力 一变形特征进行综合监
测 ， 合光学 钻孔 窥视 与 围岩松动 范 围声学 特征测 试 ， 围岩稳 定 性 预计 提 供 了井下 “ 一光 一电” 结 为 声 多元 力 学／ 息 与控制参 数 。 信
３ 监 测 结果 分 析
