巷道顶板离层力学模型与围岩失稳判断研究

doi:10.11799/ce201506031

煤炭工程 ›› 2015, Vol. 47 ›› Issue (6): 95-98.doi: 10.11799/ce201506031

巷道顶板离层力学模型与围岩失稳判断研究

王鲁瑀，谭旭燕，,臧传伟，徐飞

1. 山东科技大学矿业与安全工程学院
2. 山东科技大学数学与系统科学学院
3.
4. 山东大学岩土与结构工程研究中心

收稿日期:2014-08-19 修回日期:2014-10-11 出版日期:2015-06-10 发布日期:2015-06-12
通讯作者: 臧传伟 E-mail:zangchuanwei@163.com
基金资助:
综放工作面端头顶煤运移规律及放顶煤机理研究

Separation Model of Roadway Roof and Judgment of Instability Based on Time Series Analysis

Received:2014-08-19 Revised:2014-10-11 Online:2015-06-10 Published:2015-06-12

摘要/Abstract

摘要： 为研究巷道顶板的离层变化规律，基于离层的时间序列理论和弹性梁的弯曲理论，运用Maple符号运算和SAS统计分析功能，建立了考虑锚杆锚固因素和水平地应力因素的顶板力学模型，并基于此模型提出了确定离层临界值(包括弹性临界值ωmax和失稳临界值δmax)的方法，通过分析离层预测值Xt与ωmax、δmax之间的关系，可确定巷道的合理支护时间以及判断顶板失稳。此外，就离层临界值的力学意义，探讨了围岩的失稳机制。最后，以东滩矿1305运输巷道作为模型的算例，得出：该巷道的ωmax和δmax值分别为16mm、35mm，在离层值达到16mm之前对巷道进行合理的加强支护即可维持围岩稳定；当离层值到达35mm后巷道即将失稳，要做好防冲工作以及冒顶的预防措施。

关键词: 围岩, 顶板, 时间序列分析, 离层临界值, 支护时间, 失稳

Abstract: In order to study the law of roadway roof separation, established a mechanical model which considered anchorage effect and horizontal stress based on Time Series Analysis theory of roof separation value and the Elastic Theory of Beams. Besides, we used Maple and SAS to analysis this problem. Based on the mechanical model, we put forward a method to determine the value of elasticity ωmax and the value of instability δmax. we could get the optimal supporting time and judge roof fall by three values, which are the predicted value Xt and the two separation values ωmax and δmax. In addition, we discussed the mechanical mechanism of surrounding rock instability by the mechanical model. Finally, we used an engineering example Dong Tan Mine 1035 roadway as an example of the model. Conclusion are drawn that the value of separation ωmax and δmax are 16mm and 35mm, and measures should be made when the value of separation reached 35mm.

Key words: Time Series Analysis, critical value of roof separation, optimal supporting time, instability, Maple, SAS

中图分类号:

TD353

王鲁瑀，谭旭燕，臧传伟，徐飞. 巷道顶板离层力学模型与围岩失稳判断研究[J]. 煤炭工程, 2015, 47(6): 95-98.

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参考文献

[1] 谢建林，许家林，朱卫兵. 离层型顶板事故的临界离层面积预警判据研究[J]. 采矿与安全工程学报,2012,29(3): 396-399 XIE Jian-lin，XU Jia-lin，ZHU Wei-bing. Study on Warning Criterion of Critical Separation Area for Separation Type Roof Accident[J]. Journal of Mining and Safety Engineering,2012,29(3): 396-399 [2] 张农，王晓卿，阚甲广. 巷道围岩挤压位移模型及位移量化分析方法[J]. 中国矿业大学学报,2013,42(6): 899-904 ZHANG Nong,WANG Xioan-qing,KAN Jia-guang. Extrusion displacement model and displacement quantization method of roadway surrounding rock[J].Journal of China University of Mining and Technology,2013,42(6): 899-904 [3] 谷拴成，丁潇. 巷道顶板离层对锚杆载荷影响的弹性分析[J]. 煤炭科学技术,2012,40(6): 33-36 GU Quan-cheng,DING Xiao. Elastic Analysis on Roadway Roof Bed Separation Affected to Bolt Loading[J]. Coal Science and Technology,2012,40(6): 33-36 [4] 韦四江，苟攀峰. 巷道围岩锚固体变形破坏特征的试验研究[J]. 煤炭科学技术,2013,30(2): 199-204 WEI Si-jiang,GOU Pan-feng. Experimental study on deformation and failure characteristics of anchored body in roadway surrounding rock[J]. Journal of Mining and Safety Engineering,2013,30(2): 199-204 [5] 张百胜，康立勋，杨双锁. 大断面全煤巷道层状顶板离层变形模拟研究[J]. 采矿与安全工程学报,2006,23(3): 264-267 ZHANG Bai-sheng,KANG Li-xun,YANG Shuang-suo. Numerical Simulation on Roof Separation and Deformation of Full Seam Road way with Stratified Roof and Large Section[J]. Journal of Mining and Safety Engineering,2006,23(3): 264-267 [6] 李术才. 时间序列分析方法在矿山工程中的应用[A]. 中国岩石力学与工程学会.面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程——中国岩石力学与工程学会第五次学术大会论文集[C].中国岩石力学与工程学会: 1998.6 [7] 杨林德等. 围岩变形的时效特征与预测的研究[J]. 岩石力学与工程学报,2005,24(2): 212-216 YANG Lin-de,et al. Study on time-dependent properties and deformation of surrounding rock [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering. 2005,24(2): 212-216 [8] 王永岩. 软岩巷道变形与压力分布控制及预测[D]. 阜新: 辽宁工程技术大学博士论文,2001 [9] 勾攀峰，韦四江，张盛. 不同水平应力对巷道稳定性的模拟研究[J]. 采矿与安全工程学报,2011,27(2): 143~148 Gou Pan-feng,Wei Si-jiang,Zhang Sheng. Numerical Simulation of Effect of Horizontal Stresses at Different Levels on Stability of Roadways[J]. Journal of Mining and Safety Engineering,2011,27(2): 143~148 [10] 黄达，康天合，段康廉. 水平应力对巷道软弱互层顶板岩体破坏的数值模拟研究[J]. 太原理工大学学报,2004,35(5): 299-303 HUANG Da,KANG Tian-he,DUAN Kang- lian. 3D Numerical Simulation of Horizontal Stress Influencing upon the Failure of Sof t Alternating Stratified Roof Rock Mass[J].Journal of Tai Yuan University of Technology,2004,35(5): 299-303 [11] 谢和平. 岩石力学[M]. 北京：科学出版社,2004.5 [12] 宋振骐. 实用矿山压力控制[M]. 北京：中国矿业大学出版社,1988.12 [13] 王燕. 应用时间序列分析[M]. 北京：中国人民大学出版社,2005.7

[1]	赵晋军. 综采工作面强制放顶技术研究[J]. , 2019, 51(8): 0-0.
[2]	肖家平刘帅. 近距离采空区下大倾角厚煤层俯伪斜工作面矿压显现规律研究[J]. , 2019, 51(6): 0-0.
[3]	王康，来兴平，崔峰. 坚硬顶板特厚煤层综放面区段煤柱合理宽度研究[J]. 煤炭工程, 2019, 51(5): 43-47.
[4]	段思宇. 极近距离煤层破碎顶板工作面支架选型及应用[J]. 煤炭工程, 2019, 51(5): 48-50.
[5]	冯吉成，石建军，张凤岩，师浩宇，郭书英，彭瑞，肖建. 赵固一矿巷道复合顶板岩层结构类型与稳定性数值模拟分析[J]. 煤炭工程, 2019, 51(5): 123-128.
[6]	毕卫国，郭伟娜，林登阁. 千米深井中央泵房围岩支护数值模拟分析[J]. 煤炭工程, 2019, 51(5): 129-133.
[7]	董永占. 近距离采空区下巷道围岩非对称性变形破坏特征及控制技术[J]. 煤炭工程, 2019, 51(4): 26-29.
[8]	苏波. 水力压裂技术在煤矿坚硬难垮顶板中的应用[J]. 煤炭工程, 2019, 51(4): 54-57.
[9]	岳少飞，王开，张小强. 坚硬顶板柔模沿空留巷工艺与参数优化[J]. 煤炭工程, 2019, 51(3): 41-44.
[10]	杨鹏. 坚硬顶板工作面高抽巷层位布置优化试验研究[J]. 煤炭工程, 2019, 51(3): 87-91.
[11]	马新根，何满潮，张良，等. 切顶成巷采空区冒落矸石碎胀系数及侧向压力测定研究[J]. 煤炭工程, 2019, 51(2): 37-41.
[12]	王志强，苏越，宋梓瑜，徐春虎，苏泽华. 孤岛煤柱回采技术参数对下伏大巷围岩稳定性影响研究[J]. 煤炭工程, 2019, 51(2): 70-74.
[13]	李季，丁自伟. 皮里青煤矿斜井穿厚松散层围岩分段支护技术研究[J]. 煤炭工程, 2019, 51(1): 35-39.
[14]	蒋星星，李春香. 2013—2017年全国煤矿事故统计分析及对策[J]. 煤炭工程, 2019, 51(1): 101-105.
[15]	仲松，张学会. 特大型煤矿主井井底箕斗装载硐室设计及工程实践[J]. 煤炭工程, 2018, 50(9): 1-3.

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