北皂煤矿海域软岩巷道变形特征及机理分析.pdfVIP

煤 炭 科 技 2014年第3期 26 COAL SCIENCE TECHN0L0GY MAGAZINE No．3 2014 文章编号：1008—3731(2014)03—0026-06 北皂煤矿海域软岩巷道变形特征及机理分析 孙晓明1,2王 冬 ，徐慧臣1,2刘宗权 ，陈 峰 ，周 峰 (1．中国矿业大学 (北京)，北京 100083；2．深部岩土力学与地下工程国家重点实验室 力学与建筑工程学院，北京 100083) 摘 要：针对北皂煤矿海域H2108工作面运输顺槽软岩巷道的突出大变形破坏问题，运用工 程地质学、软岩工程力学、黏土矿物学等多学科理论，采用工程地质分析、室内实验研究、理论 分析与数值模拟相结合的手段，对该软岩巷道的变形破坏特征、变形破坏过程及其变性破坏原 因进行了深入研究，揭示了其以底臌、顶沉、变形不协调、支护材料力学破坏等为代表的变形破 坏特征，再现了在原支护条件下巷道的变形破坏过程，分析了该软岩巷道发生大变形破坏的主 客观原因，为下一步有针对性地进行支护设计提供了理论依据和指导性建议。 关键词：软岩巷道 ；破坏机理；大变形；变形特征 中图分类号 ：TD353 文献标志码 ：A 北皂煤矿位于山东省黄县煤 田西北隅，是全国 1 工程概况 第一个海滨矿井 ，设计生产能力为9O万 a，是国内 本文研究的H2108工作面运输顺槽巷道位于北 最大的开采褐煤和油母页岩共生的矿井。北皂煤矿 皂煤矿陆地区域以北的渤海内，该工作面处于宽缓 东以第 l1、21勘探线与柳海井 田为界，西至各煤层 的HY背斜中部 ，煤层走 向依次为东部NE、中部 隐伏露头线，南与梁家煤矿和桑园煤矿毗邻，北至渤 NEE、西部sE，倾向依次为SE、SEE、SW。倾角平均 海内的煤层露头，面积约29．63km，其中海域部分 6。，工作面东部地质构造相对简单，中间巷以西地质 19．24km，陆地部分 lO．39km。北皂煤矿进入海 构造复杂。从实际揭露资料分析，对工作面回采影 域以后，受不 良地质条件的影响，采用普通支护方 响较大的断层主要有HF一30断层 、SF一20断层和 式，巷道掘出不久就被压坏，甚至出现边掘边修的现 HF一23B断层。工作面回采标高为…241 2971TI， 象。针对海域软岩特点，该矿试验了多种支护形式， 海底标高为一l1m，工作面走向长度955．5m，倾斜 主要有锚网喷支护、钢筋混凝土支护、浇筑混凝土与 长度 136．2m。巷道地层综合柱状图如图1所示。 U型钢联合支护、混凝土砌碹支护等，试图通过不同 的支护方式控制巷道围岩以使其稳定，但这些支护 岩性 柱状 岩层厚／m 岩性描述 方式都未能很好地控制巷道变形。海域软岩巷道在 油页岩 3 褐灰色，上部含油较高，比重较 ． 38 小 复杂地质条件的作用下，巷道围岩变形强烈，变形量 ， 下部质较差 大。围岩大变形严重影响了支护材料的有效使用，