深部软岩巷道采动影响下“双壳”力学模型及底鼓治理研究

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近十几年,浅部煤层资源日趋枯竭,矿井大部分巷道已经进入深部开采阶段,普遍达到600m以上。随着开采深度地增加,巷道围岩表现出与浅部围岩迥然不同的力学机理和现象,表现为工程软岩。深部软岩巷道在复杂的应力状态下,表现出变形量大、破坏严重、强流变的特征。其中巷道底鼓是深部软岩巷道最突出的问题,严重制约着煤矿经济效益的发展,是亟待解决的问题。  本文运用岩体力学、弹塑性力学等理论,构建了“双壳”治理巷道底鼓模型,并推导出模型的弹性区和塑性区及残余强度区的应力分布、位移的计算公式。  分析了深部巷道底板受力变形,支承压力作用下回采巷道围岩变形,支承压力与受拉岩层深度关系,回采巷道底鼓力学原理,以及受采动影响卞的因素。  通过实验室相似材料模拟,得出巷道底板变形和应力分布特征。在侧压系数λ=1.5的情况下,发现随着煤层开采向前,应力向深部转移,尤其是巷道底板出现破坏,通过“双壳”支护,取得良好支护效果。  通过数值模拟,得出当大巷布置在煤层底板时,随着采煤工作面向前推进,得出巷道围岩的变形和应力大小及塑性区的范围,分析了开采距离因素对巷道底板的影响,更好的为工程实践提供技术支持。
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