深部开采软岩巷道耦合支护数值模拟研究.pdf

第34卷第2期中国矿业大学学报Vol.34No.2
2005年3月JournalofChinaUniversityofMining&TechnologyMar.2005

文章编号:100021964(2005)0220166204
深部开采软岩巷道耦合支护数值模拟研究

孙晓明1,2,何满潮1,2
(1.中国矿业大学力学与建筑工程学院,北京100083;21中国地质大学工程与技术学院,北京100083)

摘要:通过对深部开采软岩巷道的变形破坏机理的研究发现,巷道变形破坏主要是由于支护体
力学特性与围岩力学特性在强度、刚度以及结构上出现不耦合所造成的;且变形首先从关键部位
开始,进而导致整个支护系统的失稳.因此,要保证深部软岩巷道围岩的稳定性,必须实现支护体
与围岩的耦合.数值模拟研究表明,当锚杆与围岩在刚度上实现耦合时,能最大限度地发挥锚杆
对围岩的加固作用;当锚网与围岩在强度上实现耦合时,将会使围岩的应力场和位移场趋于均匀
化;当锚索与围岩在结构上耦合时,可以充分利用深部围岩强度来实现对浅部围岩的支护.实践
证明,软岩巷道耦合支护可以有效解决深部开采软岩巷道支护问题.
关键词:深部开采;软岩巷道;耦合支护;数值模拟
中图分类号:TD353文献标识码:A

NumericalSimulationResearchonCouplingSupport
TheoryofRoadwayWithinSoftRockatDepth

SUNXiao2ming1,2,HEMan2chao1,2
(1.SchoolofMechanics,Architecture&CivilEngineering,
ChinaUniversityofMining&Technology,Beijing100083,China;
2.SchoolofEngineering&Technology,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China)

Abstract:Afterresearchingonthedeformationandfailuremechanism,thefailurereasonof
roadwaywithinsoftrockatdepthistheuncouplingofmechanicscharactersbetweenthesup2
portandsurroundingrock.Thekeypositionoftheroadwayisdeformedfirstly,thenthewhole
supportsystemisdestroyed.Bythenumericalsimulationanalysis,themaximumstrengthen2
ingeffectofboltonsurroundingrockcanberealizedwiththerigiditycouplingbetweenbolt
andsurroundingrock;thestressfieldanddeformationfieldwillbedrovedtouniformwiththe
strengthcouplingsupportbetweenbolt2meshandsurroundingrock;thereinforcingsupportto
surroundingrockcanberealizedbyusinginnerrockstrengthwiththeconstructioncoupling
betweenanchorandsurroundingrock.Accordingtotheengineeringpractice,thecouplingsup2
porttechniquecanresolvethesupportproblemofroadwaywithinsoftrockatdepth.
Keywords:deepmining;softrockroadway;couplingsupport;numericalsimulation

随着浅部资源的日益减少,我国煤矿开采深度部复杂的力学环境,使得软岩巷道围岩稳定性控制
逐渐加深,以每年8～12m的速度增加,东部很多问题成为困扰煤矿安全生产和建设的主要难题之
矿井正以每10年100～250m的速度发展.近年己一.“九五”期间,我国10个能源建设基地有8个
有一批矿井进入千米以下的深部开采阶段.由于深都相继出现了软岩问题,造成多对矿井的停产停

收稿日期:20040520
基金项目:国家自然科学基金重大项目(50490273);国家基金委创新群体基金项目(50221402);教育部科学技术研究重大项目
(10405).
作者简介:孙晓明(19702)