色连二矿软岩工程地质特征及围岩开挖数值模拟研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:st704250036
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随着煤炭开采不断向深部发展,软岩的工程地质问题一直困扰着我国西部煤矿的安全生产,特别是西部中生代盆地的胶结差、低膨胀性、遇水泥化这类软岩,矿山巷道在掘进过程中的稳定性评价尚缺乏可靠依据。因此,对研究区软岩巷道围岩稳定性进行分析及评价,从而为深部支护设计与资源的合理开采提供科学参考具有重要的实践意义。本文在分析色连二矿水文工程地质条件、岩石物理力学特性及围岩性质和微观组分的基础上,结合井筒以及巷道工程地质的实际调查,明晰了巷道变形失稳特征及影响软岩巷道围岩稳定性的主控因素:即由于矿区软岩成岩时代晚、岩石成熟度低、软岩中含有大量的粘土矿物等亲水性物质,以致岩石在遇水条件下软化甚至泥化,使得围岩的强度急剧弱化,从而导致围岩的变形失稳破坏。并分别运用集对理论、BP神经网络和灰色关联度等方法对矿区3条典型的软岩巷道进行了围岩稳定性评价,结果表明:矿区软岩巷道在遇水软化前,属于基本稳定型。在此基础上,运用FLAC3D软件,模拟对比分析了渗流与无渗流、软化与未软化、支护与未支护等方案下软岩巷道开挖后围岩应力、塑性区、位移等变化特征,各数值模拟方案对比分析表明:软岩巷道在渗流条件下和遇水软化后都不同程度的加剧了围岩的塑性破坏,但水对围岩稳定性的主要影响因素是对软岩的力学弱化作用,且支护有效的控制了软化渗流导致的围岩破坏。研究结果对指导含水层下软岩巷道的掘进和支护设计提供了一定的科学依据,有一定的借鉴意义。
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