基于井下鉆孔剪切的煤礦巷道圍巖強度演化規律研究
關鍵詞：巖石力學 巷道 原位強度 鉆孔剪切 超聲波探測
摘要：現場原位測試是目前獲得工程巖體強度、變形參數最為直觀、準確的方法,對地下工程支護設計和穩定控制具有重要的參考價值。系統地論述超聲波探測法、鉆孔觸探法和鉆孔剪切法3種方法測試井下巷道圍巖原位強度的原理、方法、適應性及測試局限性。超聲波探測和鉆孔觸探法在一定程度上均依賴于經驗公式或室內試驗結果的校核和標定,而鉆孔剪切法則完全通過井下測試獲得。鉆孔剪切方法對于閉合或是開度較小的裂隙巖體同樣適用,獲得的原位強度參數可以作為評價巷道圍巖穩定性的綜合指標。基于鉆孔剪切法測試得到的巷道圍巖的原位黏聚力和內摩擦角參數,通過線性庫侖準則可以計算得到巖體的單軸壓縮強度。結合筆者及團隊近年來在平頂山礦區和大同礦區的井下鉆孔剪切實測結果,分別圍繞巷道圍巖原位強度的空間分布、開挖時間效應,煤巖交界面處巖體強度分布特征和上部煤柱對圍巖強度的影響規律進行實例分析和討論。研究結果表明:隨著測試深度的增大,平頂山九礦丁二軌道巷圍巖黏聚力和單軸壓縮強度逐漸增大,總體呈現指數函數的空間分布特征;工程巖體原位強度同樣也具有開挖時間效應,平頂山四礦戊九新專回巷道開挖3個月時的圍巖黏聚力和單軸壓縮強度明顯小于新掘巷道;大同礦區忻州窯煤礦5937巷道頂板砂巖強度大于煤層,而煤巖交界面處的巖體強度位于兩者之間;忻州窯煤礦5704巷道同時受本工作面鄰近采空區和上部采空區煤柱的影響,從而導致巷道兩幫圍巖強度的差異以及煤柱下方不同位置圍巖的強度差異。
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