摘要：为满足井下分选和就地充填要求,井下往往需要密集布置多条硐室,其布置方式对硐室群围岩控制影响重大,是硐室群设计的重要内容。以新巨龙煤矿-800 m水平煤矸分离硐室群为背景,采用理论分析、数值模拟和现场监测相结合,较系统地探讨了硐室群围岩稳定性影响因素,并运用FLAC软件建立数值计算模型,获得了不同布置方式时硐室间距对围岩变形破坏影响规律。随着硐室间距增大,相邻硐室围岩相互影响逐渐减小,同层位布置时最优间距约为15 m,错层位布置时约为18 m。采取同层位布置且硐室间距为15 m时,围岩应力集中区域主要位于硐室交叉处,应力峰值为35 MPa,围岩最大变形量为43 mm,塑性破坏区宽度约为5 m,硐室间存在约5 m见方的弹性承载岩柱。现场工程中4条硐室采用同层位“井字型”布置方式,间距为15~89 m,实践表明:硐室群围岩变形主要集中在硐室成型初期,且以硐室中部变形最大,约为26 mm,围岩整体稳定性好。研究成果可为深埋硐室群布置方式设计及参数优化等提供参考。

摘要：大及超大断面硐室围岩稳定性控制是深部开采条件下的关键技术难题。本文根据龙固煤矿筛分产品转运硐室实际地质条件,利用FLAC3D中的Dynamic模块系统地研究了动静载荷影响下深部超大断面硐室围岩响应特性。结果表明:静载作用下围岩最大垂直应力、变形量及破裂范围均较大,其中应力集中系数为1.64,顶底板及两帮最大变形量分别为54.6 mm和53.1 mm。之后在动静载荷叠加扰动下,硐室围岩响应将发生进一步变化:(1)动载扰动频率对两帮的影响较为明显,当动载频率为160 Hz时两帮变形量较10 Hz时增大了50.1%;(2)动载强度对于围岩应力集中程度的影响最大,应力集中系数最大为2.38,塑性破坏更多的向围岩深部发展;(3)随着动载源与硐室距离的增加,硐室围岩响应在阻尼的作用下逐渐衰减并趋于静载状态。在此基础上,采用回归分析的方法获得了不同动载条件下的围岩响应经验方程,相关性系数均大于0.99。本研究成果可为相同或相似条件下深部超大断面硐室围岩稳定性控制及支护设计提供参考和借鉴。

摘要：深部超大断面硐室群因初始地应力高、断面尺寸大、硐室间距小等原因,控制难度很大。本文采用相似材料试验方法,以龙固煤矿井下煤矸分离系统硐室群为背景,设置3条超大断面硐室,利用数字散斑测试系统、声发射监测技术、应力监测系统等进行综合监测,得到深部超大断面硐室群围岩变形破裂演化规律。结果表明:单一超大断面硐室开挖后围岩整体变形较小且呈对称分布,裂隙发育较少;相邻硐室开挖导致围岩变形呈非对称性,裂隙发育明显增多。上部硐室开挖后其围岩变形以底鼓和两帮收敛为主,下部硐室围岩应力集中和变形均有较大幅度减小,即对下部围岩应力集中起卸载作用,有条件时硐室群应优选"品"字形布置以有利于维护。硐室群开挖前后锚杆受力变化与围岩应力、变形近似呈正相关关系,不同部位受力差别较大,应根据硐室群不同部位特点针对性设计支护参数。本研究揭示了深部超大断面硐室群围岩破裂演化规律,可为其围岩控制设计提供参考。