巷道支架在“三软”煤层深:一个案例研究在伊利矿区,中国

文摘

分析了大变形巷道在三软煤层构造应力的影响。在伊利辅助输送艰苦的道路1号煤矿为工程背景,围岩的变形和破坏机理和支持技术进行了研究。首先,应力场的特点和深矿区的围岩性质通过地应力测量和岩石力学试验研究。然后,巷道支护结构的变形和松动圈。根据测量的结果和理论分析,我们提出了一个概念,即。,“压力adjustment-Strengthening-Grouting-Secondary支持。“建立数值模型分析应力分布和围岩的塑性状态。根据地应力测量和数值模拟的结果,提出了一种联合援助计划,即。,“Yielding bolt & Shotcreting” as the primary support and “Prestressed grouting anchor cable & U-shaped shed” as the secondary support. Finally, the underground practice showed that the proposed support scheme can effectively control the large deformation and maintain the long-term stability of the roadway in deep and three-soft coal seam. The proposed technology has guiding significance for the support design under similar mining conditions.

1。介绍

3 #煤层的厚度伊利矿区约为12.5 m。含水层存在于屋顶和地板,主要由泥岩、粉砂岩、细砂岩。煤层、屋顶和地板都是摘要素的构成和抗风化的岩石,形成三软煤层。辅助输送艰苦的特厚煤层巷道安排。由于共同影响,三软煤层和大型构造地应力、屋顶振动频繁发生的问题,造成严重的支持困难,如屋顶裂缝,底鼓等。

研究人员注意到软岩石巷道的稳定性和破坏机理。他Manchao et al。1- - - - - -3)提出,围岩的变形是由多种因素造成的,如弱特征,可怜的支持,高地应力、地下水和地质构造。李Shucai和朱Weishen et al。4- - - - - -10)开发的物理模型试验研究围岩的变形特征和机理,获得开挖过程的影响。一些学者[11- - - - - -16]分析了影响岩体的关节和裂缝的基础上,考虑围岩的不连续性。一些研究人员(17- - - - - -22)修正的非线性蠕变模型围岩的长期稳定。这些理论和实践结果表明,软弱岩石的失败的主要特点是速度快,大变形和长期。与此同时,邮电局巷道的变形特征和破坏机理在不同条件下不同;因此,应申请每个条件的特殊支持措施(23,24]。

大量的理论和实验研究一直在进行高压软岩石巷道的支持技术。他等。25- - - - - -28]提出了支持原则深高压软岩石巷道和相信支持的关键是改善围岩的电阻,释放弹性能量,减缓压力的集中过程。基于上述原理的支持,支持技术深软岩公路一直研究在以下方面:一些研究者(23,29日- - - - - -31日)提出了结合深软岩石巷道的支持系统。与此同时,其他学者(32- - - - - -35开发新类型的pressure-yielding和吸能支撑结构来解决高应力问题。此外,考虑到弱胶结和软岩的摘要素特点,一些其他科学家(36,37)提出了灌浆加固支持计划,确保深三软煤层巷道的稳定性。

先前的研究极大地促进了发展软岩石巷道的理论和技术支持。然而,三软煤层围岩的独特的特点和复杂应力环境;因此,没有统一的标准的控制技术和支护参数。此外,它是具有挑战性的现有支持措施,维护稳定的软岩石巷道的长期。因此,使用辅助输送艰苦的道路在伊利1号矿工程测试对象,巷道的破坏机理和支持计划在深三软煤层进行了研究。

2。背景和方法

2.1。研究背景

伊利矿区位于伊犁盆地的南缘。位于伊利微型板块由哈萨克斯坦板块和塔里木板块、夹山之间的伊犁盆地是一个大型内陆盆地形成的南北推力两个板块的压力。伊犁盆地的形成和发展是由地下室结构(骨折和折叠)。构造运动的异质性决定了结构特性的强结构在北美和弱结构在南,和强烈的结构在东部和西部弱结构。因为低古生代变质褶皱形成的山脉,从天山地槽的发展,伊利矿区的应力分布是由南北水平构造应力。此外,压力总是在调整,有一个集中的趋势。

伊利1号矿属于伊利矿区平均7°倾角。主要煤层位于上部的-,这是稳定、均匀,分层结构。3 #煤层深部开采煤层,它有一个地面高程+ 1123∼1150和埋深720 - 1210米,平均深度930米。这是一个特厚煤层平均厚度12.35米,厚度变异系数为35%。3 #煤层易风化和解体,属于软岩类。它有0.50∼13.1 MPa的自然抗压强度,抗拉强度的0.1∼0.5 MPa,软化系数0.02∼0.70,普氏f2。屋顶的岩性以泥岩为主,粗砂岩、细砂岩,平均厚度为5.18米。地板的岩性主要由泥岩、碳质泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩,平均厚度为2.94米。最初支持如图1(一),参数如下。(1)岩石螺栓:左撇子nonlongitudinal肋螺旋钢金属螺栓(msgld - 400)的维度Φ20×2400毫米和800×800毫米的间距。屋顶是安排8螺栓,锚固段的长度不小于1400毫米。锚力螺栓不得少于130 KN,扭矩和预紧螺栓不得少于400 N·m。(2)锚索:高强度低松弛1∗7保税钢链,17.8毫米直径;1860 n /毫米的力量;191.00毫米的横截面积²;延伸率≥3.5%;和最低353 KN的破坏载荷。双方安排的穹窿顶,行间距为1960∗2400毫米,锚固力是200 kN,要求控制在80 - 100 kN。(3)锚固剂:四K2835锚固剂用于每一个螺栓,和六个K2835锚固剂用于每条线缆。(4)托盘:拱高强度钢材,不。Q235。螺栓托盘的大小是150 150∗∗10毫米,和锚索托盘300 300∗∗16毫米。(5)钢筋焊接钢筋网:Φ8毫米钢筋网格,网格大小80∗80毫米。(6)水泥:425号水泥,力量甜,比水泥:砂= 1:2;和喷射混凝土的总厚度为150毫米。地面硬化厚度为300毫米,这件的混凝土强度。

3 #煤的屋顶和地板都含有较低的弱胶结软岩强度和相对成熟的床上用品。同时,屋顶和地板的含水层的存在不利于巷道的维护。因此,辅助输送艰苦的特厚煤层巷道安排。巷道通过后7 #十字头,原anchor-net-cable支持方法不能保持其稳定性。因此,板裂缝出现在双方,净口袋发生在屋顶,地板和波形,如图1 (b)。

2.2。地应力测量

为了理解的地质参数及其分布特征的深部巷道围岩伊利我1号,减压的方法被用来测量地应力的7 #十字头3 #煤辅助运输巷道。测量是由kx - 81中空心包含三轴地应力米(图2)开发的地质力学研究所、中国地质科学院。

描述主要的测量步骤如下:(1)钻一个大洞;(2)光滑的大洞的底部;(3)使锥形孔的底部;(4)使小洞;(5)安装压力计;(6)记录初始数据;和(7)释放的地应力套核心,进行压力测试。

2.3。确定围岩的力学参数

为了获得辅助巷道围岩的力学参数,进行了力学测试获得的样本在底部的7 #十字头和辅助道路的终点。收集样品符合国家标准GB / T -2009 - 23561.1”的方法测定煤和岩石的物理和机械性能我部分:一般规则采样”。

煤和岩石样本的处理设备包括岩石切割机、取芯机、摇臂钻床,石材研磨机,研磨机。共有56个标准测试的煤和岩石。煤试件的尺寸和岩石测试块Φ50×100毫米和Φ25×50毫米,分别。一些标准测试片如图3。mts - 815岩石伺服测试系统(图4)是应用于测试。

2.4。位移和松动圈的观察

为了分析的变形和破坏特征,巷道表面位移和围岩松动圈7 #十字头附近的观察。总共有5表面位移站设置,即。M1∼M5(如图5)。监测点的布置在每个车站如图1,点一个屋顶上,点C和D两侧壁。如图1当地,地板发出超过1米;因此,监测B点不安排。此外,观察部分(即。,H1∼H3) for the loose circle were arranged. There were three drilling holes with the dimensions of Φ42 mm × 7 m in each observation section, as shown in Figure1。一个本质安全钻井成像仪用于观察松动圈(图6)

3所示。结果和讨论

3.1。地应力

从地应力测试的结果(表1),最大水平主应力σ₁原岩应力场大于垂直应力σ_v。和σ₁是1.53倍σ_v(σ_v≈σ₃),它的模式有很大的影响我压力和地下岩石的变形和失效模式。最大水平主应力σ₁是1.56倍的最小水平主应力σ₂,从而影响的隧道方向道路。因此,最大水平主应力可以被认为是一个构造应力。与此同时,的方向σ₁几乎是垂直于艰苦的轴向方向;因此,拉伸应力两侧壁围岩中生成。因此,双方的位移大于的屋顶。因此,当类似的道路出现在项目中,胎侧的支持应加强。

3.2。三软地层的物理和机械性能

煤和岩石的力学参数样本如表所示2。根据ISRM的定义(软岩的定义是一种岩石的单轴抗压强度0.1∼25 MPa),它是确定层辅助巷道所在地属于三软煤层。屋顶和地板的岩性主要是泥岩强度和较低的可怜的胶结。广阔的伊利石等矿物质的含量高,高岭石和蒙脱石使岩石层容易天气和水泥。另一方面,煤层厚度较大,单轴抗压强度高于屋顶和地板,和胶结的问题。因此,道路大多是位于煤层。

3.3。巷道的位移

的监测结果辅助上山巷道表面位移图所示7。

胎侧(1):经过90天的观察,M1∼M5站的位移是稳定在230毫米,216毫米,383毫米,526毫米和531毫米。以M5站为例,水平位移的变化可分为三个阶段。从0到13天,位移迅速增加的位移总量的66%,平均变化速率为25.0毫米/ d。从15到55天,增长速度放缓,变化的速度是3.1∼4.0毫米/ d。45天后,位移是在一个稳定的阶段,平均速率小于变形速率(0.15毫米/ d)水平支撑结构的病情稳定。

(2)库:监测站的位移M1∼M5往往是平后90天的观察,稳定值为120毫米,83毫米,471毫米,419毫米和474毫米。以M4站为例,屋顶的位移可分为三个阶段。在0∼13天,位移迅速增加,达到80%的总位移。平均变化速率为15.5毫米/ d。从15到45天,增长速度放缓,平均在0.1∼2.3毫米/ d。45天后,位移趋于稳定,平均速率小于变形速率(0.10毫米/ d)的垂直支撑结构稳定的条件。

总之,位移的屋顶,地板,和两侧壁相对较小的位置高于7 #十字头的辅助道路(即。,M1, M2)。在这两个位置,变形在100∼200毫米的范围,和两侧壁的位移比的屋顶和地板上。此外,15天内位移达到稳定。后7 #十字头(即。,M3∼M5), the displacements of the roof, floor, and the two sidewalls increase greatly, reaching 450∼550 mm. In addition, it takes more than 45 days for the deformation to reach stability.

3.4。围岩松动圈

观察结果的松动圈围岩图所示8。

H1的结果:裂缝骨折出现在从孔的距离4.45米。周向和径向裂缝出现在距离2.9米和1.0米的孔,分别和大型径向骨折发生在1.9米。

H2的结果:圆周骨折出现在从孔的距离4.7米。径向和圆周骨折发生在3.45米和2.44米的距离,分别。和多个径向骨折发生在从孔的距离1.6米。

H3的结果:裂缝骨折出现在从孔的距离4.75米。多个径向裂缝出现在2.74米的距离。周骨折出现在距离1.72米和0.85米的孔,分别。

一般来说,根据测量结果的辅助道路,洞H1, H2, H3,是在一个相对破碎状态,径向和圆周骨折相对发达,和围岩的完整性很差。低于7 #十字头,围岩的破坏范围超过4.5,这是一种大宽松的圆。因为松动圈的范围超出了锚定螺栓的范围,锚杆的有效性是有限的。

3.5。控制的概念在深三软煤层巷道围岩

通过分析分布特征的围岩的力学参数,以及它的变形和破坏模式的辅助输送艰苦的道路,它可以得出结论,岩性特征和三个软地层的水平构造应力巷道的变形和破坏的主要原因。在开挖后,巷道高应力集中和大变形;因此,必须采用弹性支承。围岩的径向和圆周骨折相对发达和超过锚杆的锚固范围,导致减少支持的效果。因此,锚cable-grouting应该应用的支持。总之,结合新奥法隧道,下面的思想提出了围岩稳定控制。

3.5.1。压力调整

开挖后,自由表面上的正应力的道路应调整在最短的时间内最大限度地提高围岩的应力状态。可行解决方案描述如下:某些表面压力是积极应用于自由表面的巷道通过支持由一个高强度的结合和收益率high-prestressing螺栓和表面喷涂层的应力扩散的影响。同时,收益率的支持的螺栓确保巷道释放的弹性变形在开挖的开始,从而大大提高了螺栓的antideformation能力,降低压力变化的影响。因此,螺栓的过载或破坏的早期步骤安装是可以避免的。

3.5.2。加强围岩

深部巷道的开挖后,高压力和低强度之间的矛盾的围岩是突出。因此,有必要采用高强度钢筋措施改善围岩的固有剪切强度,严格限制其剪切变形的主要和次要fracture-slip表面。围岩主要是高强度的强化措施的支持,这指的是高强度,高刚度,高自负的锚杆和锚索,如图9。

联合援助计划,收益率螺栓旨在产生一定量的变形围岩释放弹性能量的一部分,而高强度锚索旨在加强预防进一步变形巷道围岩。由于高强度预应力锚索的作用,一个“锥形”压应力区(绿色)形成沿锚索的方向在深巷道的围岩。当锚电缆之间的间距很小,孤立的“锥形”压应力区相互连接形成一个广泛的压应力环。另一方面,孤立的拉应力区(用红色标识)形成锚的锚固端电缆的椭圆形状。由于小螺栓长度,压应力环(布朗区)产生的积极支持在一个小范围。在巷道深处大部分和软岩(煤)巷道,螺栓的积极支持减少辅助位置,而锚索扮演主要角色的支持。

3.5.3。注浆加固

围岩完整性较差或较差的力量,应该使用灌浆固结为主要的支持,而锚杆支护应作为补充。高强度和高韧性的裂缝灌浆材料注入围岩巩固破裂区,从而恢复和改善其完整性和固有剪切阻力。因此,围岩可以抵御深度的高地应力地区。巷道挖掘后,裂纹扩展的过程,因此有必要选择正确的灌浆时间,如以下部分所示。

3.5.4。二次支持

一般来说,是不可能完全控制深层高压软岩石巷道的变形,只有通过锚索的支持。为了扩大范围的围岩stress-bearing环,有必要将集中应力从浅层到深层区域的围岩。换句话说,有必要进行二次加强支持在适当的时候。与此同时,辅助支持的关键深软岩石巷道是它的时间和强度。

上述观点可以概括为“压力adjustment-strengthening-grouting-secondary支持。“开挖后,几种类型的支持和强化措施,即。,the high-prestressed bolt, the high-strength grouting, and the prestressed anchor cable, were combined with the orderly temporal arrangement and the reasonable spatial interleaving to reduce the expansion range and the extent of the fracture area. For specific control projects of the surrounding rock in roadway, the geological and engineering conditions of site should be fully considered, and the above support concepts should be included as much as possible.

4所示。验证方案的支持

按照稳定控制的概念三软煤层巷道深处,我们获得的联合援助计划”主要弹性支承+二次灌浆加固”和应用到数值模拟实验。不支持的条件下的计算结果作为对照组。在仿真中,位移、应力和塑性区在不同支承条件下进行了分析。

4.1。仿真模型

以下4.4.1。建立模型

应用FLAC3D模型建立了根据辅助输送上山巷道的地质条件(图10)。巷道位于中间的煤层的净宽度5.2米,拱的高度2.6米,墙高1.4米。模型的尺寸是50 m×40 m×40米,和区域的数量是104400。

4.1.2。本构模型

莫尔-库仑弹塑性模型应用于本研究。mc的失效准则模型方程所示(1)。根据煤的力学参数和岩石,岩石的抗拉强度远小于抗压强度,可以充分反映在mc标准。因此,mc弹塑性模型适用于塑性岩石和岩石脆性的剪切破坏。 在哪里和分别是最大和最小主应力,然后呢c和分别是凝聚力和内摩擦角。当f_年代> 0,材料的剪切破坏发生。在正常应力状态,岩体的抗拉强度非常低;因此,抗拉强度准则(σ₃≥σ_τ)可以用来判断拉伸断裂发生。

4.1.3。初始和边界条件

根据地应力测量结果,最大主应力σ₁= 38.83 MPa,其方向几乎是垂直于辅助道路。中间主应力σ₂和最小主应力σ₃24.85 MPa和25.33 MPa (σ₃≈σ_v),分别。位移是固定的东,南,西,北,和模型的底部。

4.1.4。结构元素

电缆结构元素用于表示螺栓和锚索的支持,和壳结构元素被用来代表喷射混凝土层。支持材料参数见表3来自中国的“GB / T 35056 - 2018标准。”的主要支持,螺栓在屋顶和地板都是由电缆结构元素的大小Φ20×2400毫米,800×800毫米的列间距,和60 kN的借口。在二级支持,群锚在屋顶和胎侧采用电缆结构元素的大小Φ22×8300毫米,1600×1600毫米的间距,和150 kN的借口。锚电缆在地面构造与电缆结构元素的大小Φ22×6500毫米,2000×1600毫米的间距,和150 kN的借口。巷道支架的结构元素的安排系统如图11。

4.2。数值模拟相结合的支持计划

4.2.1。准备时间的辅助支持

图12显示的位移和速度的监测结果的主要弹性支承下的围岩。当迭代步骤的数量大约是3500,巷道的表面变形几乎是稳定的。胎侧的位移约为500毫米,和穹顶的位移达到350毫米。当迭代步骤的数量大约是1000,双方的巷道的位移达到总量的78%位移,位移的圆顶达到总量的87%。根据巷道的位移速率的监测结果,最佳时机二级支持1000年数值模拟是确定迭代步骤远离开挖。

4.2.2。在不同支撑条件下围岩压力

表4显示了围岩的应力集中峰值不同支撑条件下。水平巷道的应力集中峰值约为70 MPa,及其集中系数是1.85。垂直应力集中峰值约为31 MPa,及其集中系数是1.26。最大剪应力峰值约为27 MPa,及其集中系数是2.77。由于应力集中的屋顶和地板巷道很大,适当的减压和节能措施必须用于治疗这样的道路。

压力是巷道开挖后的重新分配。数据13- - - - - -15显示了水平应力、垂直应力和最大剪应力的围岩在不同支撑条件。为了研究应力分布特征之间的关系和支持的力量,浓度峰轮廓被规范化为每个组的压力。

在图13,应力集中区域(青色和蓝色标记)主要分布在屋顶和地板上。面积较小的压力(黄色和橙色)被认为是减压区,周围的主要道路。二级支持后,水平应力集中区域的范围和减少巷道壁的距离。同时,水平应力的范围救援区在地板上和胎侧的减少。

从图14,垂直应力集中区域(蓝色)主要分布在胎侧,和减压区(橙色)主要分布在屋顶和地板上。一个大范围的拉应力区出现在地板上,表明地面起伏往往发生。因此,地板上应采取强化措施治疗这种类型的巷道。

在图15,最大剪切应力的集中区域观察到的屋顶和地板,这表明使用灌浆的重要性加强屋顶的剪切强度和地板上。最大剪切应力集中区域的范围和它的距离巷道的表面具有相同的趋势的水平应力集中区域。

4.2.3。在不同支撑条件下围岩塑性区

围岩的塑性区图所示16。的破坏形式主要是shear-p。不支持的条件下,塑性区达到3.0 m的屋顶,以及3.5年的地板上,包括拉伸断裂区(底鼓)约为0.5 m。此外,塑性区侧壁约1.3米。灌浆加固后,一系列屋顶的拉伸和剪切塑性区明显减少,表明注浆加固措施对钢筋有积极的影响。

基于以上分析,当二次灌浆后支持使用大约1000个迭代步骤从主弹性支承,水平应力集中和分布范围的塑性区明显降低。因此,现场应用可以用来进一步验证的巷道围岩稳定控制概念三软煤层,提高其综合支持计划。

5。现场应用

支持是澄清的设计原则”在煤矿巷道锚杆支护技术规范(国家标准GB / T 35056 - 2018)。“道路是安排在“三软”环境,结合锚杆和锚索的支持适用于这种情况。支持方案提出了辅助输送艰苦的道路(以下部分7 #十字头)的基础上,对巷道的围岩稳定控制概念在三软煤层,位移监测的结果,宽松的圆观测和数值模拟分析的道路(图17)。

5.1。支持参数

使用收益率螺栓+喷射混凝土的主要弹性支承应用于实现的目的“压力调整”和“加强围岩。“二级支持使用预应力灌浆锚索+ u型棚+喷射混凝土应用于实现的目的“加强围岩”和“灌浆整合。”

5.1.1。主要支持的参数

在分析基于地应力测量的结果(表1节3.1(表)和数值模拟4节4.2),辅助运输巷道的围岩的稳定性是高度依赖于高水平应力。由于巷道在高压力的环境中,主要有必要支持采取减压和皮带的措施。详细参数如下:

最初的喷涂:混凝土强度是甜(L3022008LKS混凝土混合比的报告),和厚度是50毫米。

螺栓:在屋顶和胎侧,每一列使用16个左撇子nonlongitudinal肋螺旋钢金属螺栓(msglw - 500),与维度Φ20×2400毫米和800×800毫米的间距。角落里的螺栓被30°倾斜下来。锚固段的长度是不少于1400毫米。螺栓的接触长度是30 ~ 50毫米。螺栓的锚固力没有少于130 kN,自负是不少于400牛米。

增粘剂。四个K2335锚定代理。

螺栓托盘。螺栓托盘拱形形状和高强度,钢。Q235,大小为150×150×10毫米。

强化网。加强网与Φ8毫米钢筋焊接网维的长×宽= 80×80毫米。筛孔尺寸是长×宽= 2700×900毫米。双重线网进行了10号线。网络中的节点之间的距离不超过200毫米,和网络的碎秸长度50∼100毫米。

第二次喷涂。是100毫米,厚度和强度是甜的。

钢筋混凝土在地板上。钢筋混凝土是由双钢筋混凝土中钢筋的直径22毫米,水泥数量是425 #,混凝土强度是这件,厚度为300毫米。

5.1.2中。参数的辅助支持

基于观察的松动圈(图8节3.4(图)和数值模拟15节4.2),围岩在屋顶和地板是大型剪切应力。因此,在二级支持,围岩的屋顶和地板应加强。与此同时,裂缝的存在提供了理想条件下灌浆周围的岩石。巷道位移监测(图的结果7节3.3)(图和速度监控12节4.2)表明,主要的支持后,巷道的位移速率逐渐降低。当主产生支持申请13到15天,预计位移达到总量的80%左右,和位移速率将减少到一个小范围之内。因此,应用辅助支持的最佳时间是13至15天之后的主要支持的应用。二级支持的详细参数如下:

锚索。八高强度预应力钢束的尺寸Φ22×8300毫米被用于每一行。他们安排从屋顶两侧壁间距为1600 mm和200 kN的借口。两个高强度预应力钢束的尺寸Φ22×6500毫米在地板上,2000×1600毫米的间距。锚电缆被30°倾斜向下。注浆锚索是与锚索交替排列,如图17 (c)- - - - - -17日(d))。

注浆锚索。七1×19根钢绞线预应力灌浆锚电缆的尺寸Φ22×8300毫米用于屋顶中的每一行和两侧壁。灌浆锚电缆从屋顶的中心线排列两侧壁的间距1600毫米。三预应力灌浆锚电缆的尺寸Φ22×6500毫米在地板上,被安排从地板的中心线到两边的距离2000 mm和1600 mm的行间距。锚固力是400 kN,借口是250∼300 kN。

锚索托盘。高强度可调心支持托盘和锁的尺寸300×300×16毫米。他们的承载力是不少于40t。有灌浆孔的直径20毫米在托盘上。

锚定法。采用全长预应力锚固。首先,K2335和两个Z2360低粘度树脂卷被用来锚。锚链拉伸后,水泥浆注入是通过预留的免费部分锚索注浆管,和灌浆压力为1.5 MPa。

灌浆材料。水泥浆(525 #普通硅酸盐水泥与XPM nanogrouting添加剂)使用。水灰比的水泥浆被调整在一个小范围内根据现场灌浆效果。水灰比一般在0.5:1到0.7:1。XPM添加剂的数量应该是8%∼10%的水泥的重量。

u型棚。25 # u形钢,由5部分。两双电缆使用在每个关节之间相邻的部分。电缆螺母的拧紧力矩是不少于300 N·m。上的搭接电缆固定在剥离和连接两个了。联合的棚屋沿着道路是一条线。每个支架腿上的u型棚的长度是500毫米,和搭接是由两个固定电缆。电缆之间的间距不小于200毫米,和行间距为800毫米。

强化网。后的钢丝网被裁。胎侧网状连接到屋顶,使用水泥篮板。篮板不应松动或有缺口的屋顶或侧壁。。

灌浆。灌浆后申请合并。灌浆是150毫米的厚度,是C40强度(水泥外加剂使用P.O42.5水泥+ 10%)。

5.2。评估的支持作用

完成后的支持,车站E1∼E4设置以下7 #十字头监控屋顶和胎侧的位移。结果如图所示18。(1)在结合支持下,巷道的变形趋于稳定后两个月。的最大相对位移两侧壁42毫米,最大位移的屋顶33毫米。(2)巷道的变形很小,但它花了很长时间。,30∼50天,变形的稳定。(3)两侧壁的位移大于的圆顶。最主要的原因是,水平应力大,很容易导致边墙的围岩的拉伸断裂。

观察了两个多月后,所有车站的屋顶沉降速率小于最初的支持条件,可视为变形率的垂直支撑结构处于稳定状态(不超过0.1毫米/ d)。当接近的两个侧壁小于0.15毫米/ d,支护结构的水平变形趋于稳定状态。监测结果表明,相比之下,巷道的变形量在最初的支持条件下,巷道围岩位移量的修复和加固后显著降低。联合援助计划主要支持的“收益率螺栓+喷射混凝土”和“预应力灌浆锚索+ u型棚”二级支持限制大变形有显著的影响。利用提出的支持计划,三软岩层巷道的稳定性可以满足生产需求。

6。结论

(1)辅助输送艰苦的道路是一个典型的三软煤层巷道。周围的岩石胶结差和低强度。由于深水平构造应力的影响,屋顶发生振动,造成底板隆起和屋顶净口袋。大产生的拉应力水平构造应力导致巷道破坏的侧壁。的共同作用下,三软特征和水平构造应力、初始变形速率大,持续时间长,围岩容易松散,休息。围岩的径向和圆周骨折相对发达和超过螺栓的锚固范围,导致螺栓的支持效果降低。然而,裂缝的存在也为围岩的灌浆提供了理想条件。(2)在早期阶段的支持,应力集中高,围岩的变形很大。因此,主要使用弹性支承。产生空间保留释放围岩的压力和允许巷道变形。因此,应力集中程度适度减少。在二级支持,围岩的裂隙由灌浆,完整性和围岩的力学性能得到改善。因此,一个大范围的围岩在屋顶和地板加强。(3)当二次灌浆支持1000年之后进行迭代步骤的主要收益支持,有一个良好的效果调整应力和塑性区控制的屋顶和地板。基于位移的现场测量和数值模拟的结果,主要的支持后,巷道的位移变化速率逐渐降低。当主弹性支承申请13∼15天,位移预计将达到约80%的总位移量,这是最好的时间申请二级支持。(4)提高巷道的稳定性在三软煤层深高水平构造应力的影响,控制提出了“压力adjustment-strengthening-grouting-secondary支持”的概念。此外,相应的联合援助计划主要支持的“收益率螺栓+喷射混凝土”和“预应力灌浆锚索+ u型棚”二次开发的支持。通过现场验证,结合支持方案可以改善围岩的应力条件和集成支持域和围岩形成一个整体承载结构。研究结果提供理论参考和现场经验的支持在深三软煤层巷道。

数据可用性

所有数据用于支持本研究的发现可以从相应的作者。

附加分

突出了。(我)联合支持方案提出了三个软地层深处的道路,即。,“Yielding bolt + shotcreting” for primary support, and “prestressed grouting anchor cable + U-shaped shed” for secondary support. The support scheme provides technical guidance for the design of support in the deep, high-stress, and soft-rock roadway. (ii) The results showed that the soft characteristics of the surrounding rock and the high horizontal tectonic stress were the main factors that caused the deformation and destruction of the auxiliary conveying roadway. (iii) Through field monitoring and FLAC3D numerical simulation, the optimal time for the secondary support was 13–15 days after the primary support, when the displacement reached about 80% of its estimated total amount.

的利益冲突

作者宣称他们没有竞争的经济利益或个人关系,它们会影响报告的工作。

确认

这项工作是支持的重点实验室的深和灾难预防和控制煤矿开挖响应,安徽省科技(安徽大学),淮南,中国,232001 (KLDCMERDPC16101和01 ck05002), Jinxiao刘(liujinxiao1999@126.com),山东的关键发展计划资助项目,中国(2018 gsf116002), Xinguo张(Zhangxg@sdust.edu.cn)。

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