采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (5): 983-997.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0151

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基于塑性区恶性扩展规律的底板巷围岩变形机理分析及控制技术研究

王卫军,马谕杰,苏小伟,范磊,袁超,吴海,田芯宇,袁越,舒仕海   

  1. 湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南 湘潭 411201
  • 出版日期:2025-09-15 发布日期:2025-09-15
  • 通讯作者: 马谕杰,E-mail:mayujie@mail.hnust.edu.cn,Tel:18437925217
  • 作者简介:王卫军(1965— ),男,湖南省涟源市人,博士,教授,从事岩石力学与岩层控制方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(52074115,52274080,52374088);湖南省教育厅优秀青年基金项目(21B0487)

Deformation mechanism analysis and control technology research on surrounding rock of floor roadway based on the law of malignant expansion of plastic zone

  • Online:2025-09-15 Published:2025-09-15

摘要: 为解决采动影响下底板巷围岩大变形控制难题,以某煤矿-150 m南大巷为工程背景,综合运用现场调研、数值模拟、理论计算与工程试验等方法,对采动影响下底板巷围岩塑性区恶性扩展机制及控制技术展开研究。结果显示:采动影响下巷道围岩拱顶部位塑性区呈蝶形恶性扩展,这是造成原支护方案失效及巷道产生大变形的主因;通过监测南大巷开挖至上方煤层开采结束全服务周期内围岩各部位最大/最小主应力,明确其演化规律;基于摩尔-库仑强度理论建立的塑性区恶性扩展力学模型,经验证能在一定程度上反映采动影响下底板巷围岩塑性区恶性扩展的力学机制。依据上述研究并结合采动过程中围岩塑性区分布的时空特性,提出以“帮部及底板高预应力锚杆支护+拱顶左肩部位高预应力短锚索支护+拱顶右肩部位高预应力长锚索支护+全断面注浆”为核心的差异化支护方案,现场实测表明该方案可有效保障上方煤层开采期间巷道围岩的稳定性。

关键词: 采动影响, 塑性区, 恶性扩展, 力学机制, 差异化支护

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