积水采空区下淋水顶板巷道失稳机理研究

郭亚欣^1,2，宋选民^1,2

1. 太原理工大学采矿工艺研究所2. 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室

摘 要：为研究黑龙矿积水采空区下淋水顶板巷道失稳机理,以黑龙矿2104工作面运输巷为研究背景,通过现场实测、矿物成分与水质分析、围岩崩解和力学特性测试,以及FLAC3D数值模拟等研究方法,对2104运输巷淋水顶板巷道失稳特征与机理展开研究。研究结果表明:积水采空区下淋水顶板巷道失稳受多重因素影响:①2104工作面运输巷顶板是黏土矿物发育的软岩,其中膨胀性软岩高岭石占岩石总成分的23.2%～32.2%,围岩强度较低;②由于偏酸性矿井水与顶板岩体矿物成分相互作用,顶板岩体矿物组分和微观结构发生改变,横向与纵向裂隙大量增加,岩体泥化和弱化现象明显,围岩的单轴抗压强度下降35%～38%,抗拉强度下降24.5%～53.7%,黏聚力下降24.1%～44.7%,内摩擦角减小7.9%～12.3%,弹性模量下降19.6%～43.4%,泊松比增加10.0%～16.7%;③掘进期间巷道受采掘扰动影响,导致应力集中,塑性区破坏范围增大21.4%～90.0%,巷道变形量增加16.6%～65.6%,巷道稳定性差;④回采期间巷道顶板受反复浸水和风化作用,围岩裂隙发育,巷道失稳加剧。

关键词：积水采空区;淋水顶板;失稳机理;矿物成分;微观结构;