煤矿TBM掘进巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究
2022-07-21姚直书王晓云王要平冯依赞徐火祥刘小虎包蓓蓓
煤炭工程 2022年7期
姚直书,王晓云,王要平,程 桦,唐 彬,3,冯依赞, 徐火祥,刘小虎,包蓓蓓,方 玉
(1.安徽理工大学 土木建筑学院,安徽 淮南 232001;2.淮南矿业(集团)有限责任公司,安徽 淮南 232001; 3.安徽建筑大学 建筑结构与地下工程安徽省重点实验室,安徽 合肥 230601)
随着我国煤矿矿井建设技术的迅速发展,为解决硬岩地层巷道的施工难题,国内煤矿已将TBM应用于深部立井煤矿巷道的建设[1]。TBM法是一种采用全断面岩石掘进机施工隧道的先进技术[2]。TBM 施工技术与传统钻爆法相比,该工法具有安全、快速、经济和环保等优势[3,4]。但目前国内外学者对煤矿深部地层巷道或硐室的研究主要集中于钻爆法开挖条件下的巷道或硐室围岩应力分布和稳定性研究,对TBM掘进后的巷道围岩的时效变形和应力演化规律研究较少[5]。因此,研究TBM掘进后巷道围岩的时效变形机理和支护方案对于提高TBM施工巷道的安全性和掘进效率具有重大意义。近年来,国内外学者开始注意到随着煤矿巷道的服务年限增加,巷道围岩蠕变变形是围岩发生时效变形的主要原因,特别是在高地应力、高地下水含量、长期高温环境以及工程施工扰动大的复杂地质条件下的煤矿深部地层巷道或硐室更容易发生围岩的蠕变变形[6,7]。
我国学者对综掘法和钻爆法施工的巷道以及TBM施工的浅埋隧道围岩时效变形机理进行了深入研究[8-13],但是关于深部煤矿TBM掘进巷道围岩的时效变形问题研究尚为匮乏,以淮南张集矿TBM掘进巷道为工程背景,以实验室试验为基础,采用数值模拟的方法对巷道围岩的时效变形机理进行研究分析,优化支护方案,并进行工程验证。……
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