直角梯形巷道围岩应力非对称特征数值模拟研究
来源期刊:煤炭科学技术2019年第4期
论文作者:陈新年 熊咸玉 王景春 沈攀
文章页码:57 - 62
关键词:倾斜煤层;直角梯形巷道;非对称特征;围岩应力;
摘 要:针对石炭井二矿区倾斜煤层直角梯形巷道围岩出现非对称变形破坏,给巷道的稳定性控制和支护带来很大困难的问题,采用数值模拟方法,对该矿区巷道垂直应力、水平应力及水平位移进行了系统分析研究,给出了倾斜煤层直角梯形巷道围岩应力的分布规律及破坏特征。研究结果表明:巷道两帮、顶板及尖角处均呈现明显的非对称应力集中现象,主要表现为两帮应力集中峰值和距帮部侧壁的距离差异明显,并随着倾角和地应力增大而增大,当倾角为18°~27°,低帮应力集中峰值为高帮的1.07~1.33倍,高帮到巷道帮部侧壁的距离比低帮大1.26~3.79 m。其次沿煤层倾角相同方向对称的两尖角处表现为明显的压应力区,而相反方向两尖角处则表现为明显的拉应力区,且压应力和拉应力的最大值均出现在巷道顶板的两尖角处,其破坏特征表现为低帮一侧及底板严重的变形破坏。
陈新年1,熊咸玉1,王景春1,2,沈攀1
1. 西安科技大学建筑与土木工程学院2. 陕西省高速公路建设集团公司
摘 要:针对石炭井二矿区倾斜煤层直角梯形巷道围岩出现非对称变形破坏,给巷道的稳定性控制和支护带来很大困难的问题,采用数值模拟方法,对该矿区巷道垂直应力、水平应力及水平位移进行了系统分析研究,给出了倾斜煤层直角梯形巷道围岩应力的分布规律及破坏特征。研究结果表明:巷道两帮、顶板及尖角处均呈现明显的非对称应力集中现象,主要表现为两帮应力集中峰值和距帮部侧壁的距离差异明显,并随着倾角和地应力增大而增大,当倾角为18°~27°,低帮应力集中峰值为高帮的1.07~1.33倍,高帮到巷道帮部侧壁的距离比低帮大1.26~3.79 m。其次沿煤层倾角相同方向对称的两尖角处表现为明显的压应力区,而相反方向两尖角处则表现为明显的拉应力区,且压应力和拉应力的最大值均出现在巷道顶板的两尖角处,其破坏特征表现为低帮一侧及底板严重的变形破坏。
关键词:倾斜煤层;直角梯形巷道;非对称特征;围岩应力;