重复冲击特厚煤层巷道围岩裂隙演化及破坏特征
高明仕1
赵世帆1
席国军2
焦彪2
史星星2
何双龙3
1.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116;中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏徐州 221116;中国矿业大学冲击岩爆巷道支护研究中心,江苏徐州 2211162.陕西彬长矿业集团有限公司,陕西咸阳 7120003.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116;华能煤业有限公司,北京 100070
摘要：针对特厚煤层巷道围岩在重复冲击动载作用下发生大变形甚至垮冒堵巷的控制难题,基于深部巷道围岩破坏机理与岩石冲击动力学理论,研究了多次冲击扰动下特厚煤层巷道裂隙演化及围岩破坏特征,建立了重复冲击巷道围岩弹塑性理论破坏模型,阐明了动静载叠加条件下特厚煤层巷道围岩弹塑性区及破碎区的动态演化规律,计算了某典型巷道重复冲击载荷下围岩松动破坏的极限范围.推导了在动静载叠加作用下巷道围岩弹塑性区、破碎区范围平衡方程,得到了破碎区与塑性区范围均与巷道半径、覆岩压力及冲击震动强度呈正相关,与巷道围岩支护强度呈负相关,巷道断面半径对围岩松动圈范围影响较大;分析了围岩裂隙演化及破坏特征,张拉裂隙的衍生是浅部破碎区发育的重要原因,剪切滑移裂隙的扩展是深部塑性区发展的主导因素;阐明了重复冲击特厚煤层巷道破坏及控制机理,当冲击震动波传递至巷道时,松散脆质煤层中原生发育的大量裂纹迅速扩张,裂隙带相互交错、贯通,瞬间造成巷道围岩承载稳定结构破坏;工程算例某矿巷道围岩破碎区与塑性区深度范围,提出了重复冲击地压巷道防冲支护路径,采用"硬顶预裂+煤体双卸+锚网强支"技术提高了重复冲击震动条件下巷道围岩稳定性.研究结论和成果对重复冲击矿震巷道围岩稳定性控制有积极参考和借鉴意义.
关键词：冲击地压特厚煤层巷道重复冲击裂隙演化失效机制
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51564044)华能集团总部科技项目(HNKJ20-H87)
论文发表日期：2024-07-30
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( 634-646 )
英文信息