煤层巷道围岩破断失稳演化特征和分区支护研究

摘要：

为研究煤层巷道围岩失稳过程及裂隙演化特征,并对支护方式选择提出建议,通过数值模拟获得工作面附近围岩应力分布特征,并将围岩受力状态简化成平面应变问题、准平面应变问题和三维复杂应力问题3种.采用自行研制的相似材料模拟试验台及煤岩体细观力学试验装置,分别针对平面应变和准平面应变2种应力状态下煤岩体的破坏过程及裂隙演化特征进行试验研究.结果表明:1)层状围岩梯形巷道受载失稳存在3个阶段,即楔形破坏阶段、滑移失稳阶段、顶底板大挠度断裂阶段.高垂直应力条件下,顶、底板初始变形造成两帮出现明显剪切滑移后,直接顶、底板分别出现“三铰拱”形态冒落及鼓胀断裂.2)准平面应变条件下,煤体自由端首先出现张拉破裂失稳,造成上覆直接顶砂岩受力不均,并出现一次弯曲断裂;随载荷增大,煤体出现滑移失稳并呈现出“弧线”压出形态,顶板砂岩发生断裂;裂隙煤体与砂岩反复作用形成多对贯通裂隙,说明顶板断裂位置、形态与煤体失稳过程具有显著的对应关系.结合压剪和拉伸破坏机理,对单一煤层巷道和沿空留巷煤层巷道围岩的支护进行分区研究,并提出相应的支护建议.

关键词：煤层巷道、失稳破坏、裂隙演化特征、支护分区

所属期刊栏目：34

分类号：TU322(建筑结构)

资助基金：国家自然科学基金项目51474039,51404046;河北省教育厅高等学校科学研究计划项目QN2015069;邯郸市科学技术研究与发展计划项目1521109072-7

在线出版日期：2017-07-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：479-487