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置孔释压支护材料孔型排列方式研究

2021-05-10李彦斌韦庆量

矿业安全与环保 2021年2期
关键词:围岩变形

张 博,李彦斌,2,韦庆量,谷 攀

(1.太原理工大学 矿业工程学院,山西 太原 030024;2.中国矿业大学(北京) 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083)

随着煤矿开采深度逐年增加,深部越来越多的巷道在高地应力、松散软弱的岩层中掘进[1-4],传统刚性支护变形协调性差,支护强度低,难以适应深部高应力软岩巷道变形特点,极易出现锚杆(锚索)滑脱折断、锚网破网、U型钢支架扭曲变形等现象,迫使企业投入大量人力物力对巷道进行多次翻新维护[5-9]。为有效控制围岩变形,降低深部高应力软岩巷道返修率,李彦斌教授提出了置孔释压一次成巷支护技术[10-12],孙雁新、吴智勇等又分别从孔形选择与材料布置形式等方面对置孔释压材料做了改进研究[13-14]。但目前置孔释压支护技术仍有不足之处,需要完善提升。

从巷道能量转化角度阐述了置孔释压支护原理,并基于孔距、孔径等置孔参数对置孔释压材料塑性区边界的影响,对不同孔型排列方式下的置孔释压材料进行力学实验,确定了置孔释压材料最佳孔型排列方式,进一步优化了置孔释压支护技术。

1 深部高应力软岩巷道能量转换

在高地应力、松散软弱的岩层中,岩体积聚了大量原始势能,巷道开挖扰动打破了能量初始平衡状态[15],随着围岩内部能量释放,岩体在强度低、应力集中、能量聚积的地方发生形状和体积的改变,产生弹性或塑性变形甚至破裂崩解。M.D.G.Salamon将岩体视作均质连续介质,列出了地下岩体能量守恒表达式:

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