弱胶结软岩巷道开挖扰动应力旋转特征及支护对策
刘家顺1
孙铠洋2
左建平3
郑智勇2
王来贵4
1.辽宁工程技术大学 土木工程学院,辽宁 阜新 123000;中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院,北京 1000832.辽宁工程技术大学 土木工程学院,辽宁 阜新 1230003.中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院,北京 1000834.辽宁工程技术大学 力学与工程学院,辽宁 阜新 123000
摘要：针对西部矿区弱胶结软岩地层巷道围岩自稳能力差、变形大、支护易失效等问题,采用室内试验、数值模拟、现场监测和理论分析相结合的方法,分析了开挖过程中围岩主应力旋转特征,提出针对弱胶结软岩巷道的支护对策.研究结果表明:巷道开挖过程中,巷道围岩主应力旋转幅度经历了平稳增长.剧烈扰动和恢复平稳 3 个阶段.在工作面推进至监测断面时围岩主应力调整最为剧烈,其中顶板和底板最大主应力增加至初始值的 1.62 倍,帮部增加至初始值的 1.35倍;顶板和底板最大主应力倾角/方位角在岩壁处分别为 30°/41°和 23°/151°.随远离岩壁,最大主应力倾角/方位角呈先增大后减小的趋势,并且在距离巷道岩壁 0.68R处倾角/方位角的变化达到峰值 11°/5°、14°/176°;帮部最大主应力旋转角度随远离岩壁呈减小的趋势,倾角/方位角由 56°/58°变化至初始状态,分别旋转了 34°和 32°;顶板围岩应力旋转幅度大于底板和帮部.基于巷道开挖扰动应力旋转特征,提出了考虑主应力旋转效应的弱胶结巷道锚杆(索)+金属网的非对称耦合支护技术,并进行了数值模拟分析和现场工业试验.现场结果表明:采用非对称耦合支护技术可以显著改善围岩应力状态,有效减小巷道围岩塑性范围,控制弱胶结软岩巷道变形.
关键词：弱胶结软岩巷道主应力旋转倾角/方位角非对称耦合支护
分类号：TD32(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52374091)国家自然科学基金(52104088)国家自然科学基金(52225404)岩土力学与工程安全全国重点实验室开放基金资助项目(SKLGME022021)
论文发表日期：2025-04-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 194-206 )
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