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深水平巷道地应力耦合效应的数值模拟分析

2014-04-02高明中经来旺雷成祥

中国矿业 2014年3期
关键词:围岩变形分析

张 宁,高明中,经来旺,雷成祥

(1.安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽 淮南 232001;2.淮南矿业集团有限责任公司,安徽 淮南 232001)

由于经济和社会的不断发展,矿产资源的消耗不断增大,在我国煤炭资源在一次能源的生产和消费构成中所占比例较重,2010年煤炭为60%左右,估计到2050年仍将占50%以上,随着国民经济的发展,对矿产资源的需求量还将不断加大,因此,我国能源结构将长期以煤为主。而我国的煤炭开采随着浅部资源的枯竭逐渐向深部延伸,深部开采将成为我国煤炭资源的主要来源。据相关数据统计,我国煤矿开采深度以每年8~12m的速度增加,徐州、平顶山、开滦、新汶、淮南等矿区部分煤矿开采深度已经超过1000m。预计在未来20年我国很多煤矿将进入到1000~1500m的深度。我国已探明的煤炭储量中,埋深在1000m以下的为2.95万亿t,占煤炭资源总量的53%[1-4]。随着煤矿开采的不断深入,巷道围岩地质条件越来越复杂,地应力水平更高,在深部高应力状态下,巷道围岩变形量大、变形速率快、持续时间长、流变性特别突出[5-6],在深部高应力下流变特性及其耦合效应已经成为了不得不考虑的重要问题[7]。本文利用淮南矿业集团朱集煤矿的现场实例,采用理论研究与数值模拟的方法对高应力下巷道地应力耦合显现效应进行研究。

1 地应力耦合机理分析

在巷道围岩的岩体内存在着一个对巷道支护设计具有重要影响的应力——地下巷道开挖形成的次生应力。……

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