【摘 要】
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为研究矩形巷道高宽比对巷道围岩塑性区形成与发展过程的影响,采用数值计算与工程试验等手段,依据矩形巷道高宽比构建了8种数值计算模型,分析了高宽比对巷道围岩塑性区的形成、发展以及形态范围的影响.研究结果表明:对于不同高宽比的矩形巷道而言,围岩塑性区均依次经历"塑性点"、"塑性环"、非均匀扩展与恶性扩展阶段;矩形巷道围岩失稳破坏是围岩塑性区敏感部位因畸变而向巷道围岩深部非均匀扩展以及恶性扩展而导致的结果
【机 构】
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湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201 湖南科技大学能源与安全工程学院
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为研究矩形巷道高宽比对巷道围岩塑性区形成与发展过程的影响,采用数值计算与工程试验等手段,依据矩形巷道高宽比构建了8种数值计算模型,分析了高宽比对巷道围岩塑性区的形成、发展以及形态范围的影响.研究结果表明:对于不同高宽比的矩形巷道而言,围岩塑性区均依次经历"塑性点"、"塑性环"、非均匀扩展与恶性扩展阶段;矩形巷道围岩失稳破坏是围岩塑性区敏感部位因畸变而向巷道围岩深部非均匀扩展以及恶性扩展而导致的结果,塑性区向巷道围岩深部非均匀扩展的范围随高宽比的增大而增大,当围岩塑性区处于恶性扩展阶段时,顶底板围岩塑性区扩展的范围随高宽比的增大而减小;因此,当巷道围岩塑性区处于非均匀扩展阶段时,对塑性区敏感部位的高强度支护应随高宽比的增大而增强,当巷道围岩塑性区处于恶性扩展阶段时,对于高宽比较小时,应重点对顶底板围岩区域进行高强支护,并且随高宽比的增大,塑性区高强度支护的重点应随高宽比的增大而逐点转移到巷道边角区域.在此基础上,依据巷道围岩塑性区控制原理与支护原则,提出了"锚网索喷"支护方案,数值计算与工程应用表明,矩形软岩巷道围岩塑性区总体呈现均匀化发展,围岩变形得到有效控制.分析研究结果旨在为矩形软岩巷道开掘方案优选、支护设计以及围岩稳定性评价等相关工作提供参考.
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