远场应力作用下底抽巷对底板隔水性能影响及加固技术优化
李见波1
苗葳2
李振华3
韩久方4
许海涛1
李鹏5
1.华北科技学院矿山安全学院,河北燕郊 0652012.焦作煤业(集团)有限责任公司,河南焦作 4540003.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 4540034.焦作煤业(集团)新乡能源有限公司,河南新乡 4536005.内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司,内蒙古鄂尔多斯 017000
摘要：大水矿区底抽巷施工影响底板岩层隔水性能,增加煤炭开采的危险性并给底板注浆加固技术带来挑战.为此开展了远场应力作用下采动条件下底抽巷对关键岩层隔水性能影响及加固技术优化研究.根据底抽巷的轴向和断面特征,建立远场主地应力作用下底板关键岩层力学作用模型,求解有底抽巷和无底抽巷时底板破坏区下方粉砂岩的变形和弯矩理论解,进而研究底抽巷道条件下浆液充填套管在注浆加固岩层的应用效果,并进行数值验证.首先,根据研究区主要远场地主应力赋存特征得到局部坐标系中粉砂岩Ⅱ承受的应力分量σ';然后根据弹性矩形薄板单三角级数的Levy解,运用广义简支边和叠加法,得到两邻边自由条件下工作面推采距离与工作面长度比分别为0.50、0.75、1.00、1.50和2.00时底板破坏区下方粉砂岩Ⅱ的变形和弯矩值.结果表明近似弹性条件下粉砂岩Ⅱ在底抽巷交叉点处的位移最大,且大于四边固支条件下同尺寸岩层最大位移;底抽巷影响下粉砂岩Ⅱ固定边承受的最大弯矩值比固支边时高一个数量级,同等条件下底抽巷使得粉砂岩Ⅱ更易发生变形,降低了粉砂岩Ⅱ抵抗变形性能和抗弯刚度.据此提出底板注浆加固工程优化方法,将浆液充填套管进入粉砂岩Ⅲ垂直深度2 m,给粉砂岩Ⅱ自由边增加约束,底板注浆加固工程中浆液充填长套管利用抗弯性能改善粉砂岩Ⅱ边界条件增加其抵抗强度,数值计算结果验证了底板注浆加固工程中浆液充填套管实际作用效果.
关键词：远场地应力底板破坏注浆加固浆液充填套管岩体变形
分类号：TD745(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52274201)国家自然科学基金(52174181)中央高校基本科研业务费资助项目(3142018021)
论文发表日期：2023-09-28
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：11( 3336-3346 )
英文信息