道路の動圧や大変形に対する主な影響要因と完全支援技術の研究

Scientific Reports volume 13、記事番号: 4136 (2023) この記事を引用

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動的な圧力と道路の大きな変形に影響を与える主な要因を特定するために、対象を絞った一連のサポート技術が設計されました。 山西省魯安市の張村炭鉱の空気入口道路 2603 を例に挙げました。 文王山南正断層と動圧道路に及ぼす現場応力場の影響を理論的に解析し,自然地質条件下でこの動圧と大きな変形道路に影響を与える主要因を決定した。 既存の道路支持計画の効果は、ボルトの非破壊試験などの現場試験方法によって評価されました。 動圧と大きな変形道路に及ぼす2つの作業面の採掘の影響をFLAC3D数値シミュレーション法によって研究した。 これに基づいて,新しいグラウト材を開発し,動圧と大変形道路の全断面統合協力支持の完全な技術スキームを提案し,現場適用効果を検証した。 その結果、自然地質条件下では、2603空気入口道路は文王山南正断層の影響範囲内に位置し、断層の影響を大きく受け、制御されていることが判明した。 道路の延長方向と最大主応力の間の角度は 74° であり、これは道路の安定性には役立っていません。 車道緩み帯の範囲は広かった。 既存の支持条件下では、周囲の岩盤は比較的安定した構造を形成できず、これが動圧道路で周囲の岩盤が大きく変形する主な理由の一つであった。 2603 空気入口道路は、隣接する作業切羽と 2603 作業切羽の両方の採掘の影響を受けました。 応力が重なり、道路は大きく変形、損傷した。 新しい注入材を開発しました。 トルエンジイソシアネートとポリエーテルポリオールから調製した架橋剤を既存のポリウレタン材料に添加して新しい注入材を形成し、完全なサポート技術スキームを提案しました。 現場適用の結果、道路両側の変位と床ヒーブが約87%減少し、道路の石炭と岩盤の変形と破壊が効果的に抑制され、動圧道路の変形が抑制されたことが示されました。大幅に減少しました。

中国の石炭資源は、複雑な成熟期と流通条件を伴って、さまざまな時期に形成されました。 炭鉱生産量の 90% 以上は立坑採掘によるものです1。 したがって、道路は中国の炭鉱の生産において重要な役割を果たしています。 中国の炭鉱道路の総延長は5万kmに達し、準備道路と回収道路のほとんどが炭層に配置されており、そのうち回収道路の延長は道路総延長の6割以上を占めています2。 炭層道路は、採掘やその他の動的影響の影響下で動圧道路を形成します。 動圧道路の変形はしばしば大きく、手戻り作業も頻繁に行われるため、サポートコストが大幅に増加し、鉱山の安全で効率的な生産に深刻な影響を及ぼし、炭鉱の集中生産が制限されます。 したがって、動圧道路の大きな変形に影響を与える主な要因を明らかにし、目標を絞った支援策を選択・改善することが、動圧道路の変形を軽減し、支持コストを低減する鍵となります。

動圧道路によって生じる大きな変形に影響を与える主な要因について、Li3 は、車道断面積の増加が動圧道路によって生じる大きな変形の主な要因の 1 つであると考えています。 Liang4 氏によると、路面変位量は車道走行の初期段階でより早く増加します。 車頭からの距離が離れるにつれて、路面の変形量は徐々に安定する傾向があります。 Zhang5 と Liu6 は、炭層回収道路が埋没深度が深い場合、道路の上部と下部のプレートの機械的特性が変化し、これが動圧道路の大きな変形の主な要因の 1 つであると考えました。 。 Li7 は、動圧道路の大きな変形の主な理由は、道路の上部プレートが負担する応力であり、2 つのギャングは支持されていない道路の下部プレートを通じて解放されると考えました。 Liu8 は、道路の上下スラブの弱い岩質が、道路の大きな変形と損傷に影響を与える主な要因であると考えました。 Sun9 は、アンカーロッド支持構造の制御範囲は車道連結部の損傷深さよりも小さく、車道連結部の一部のアンカーロッドとアンカーケーブルの破損が動圧道路の大きな変形の主な原因であると考えました。 。 Wang10 は、動圧道路の損傷現象と周囲の岩石応力の発展則を分析し、採掘誘発応力と石炭柱の垂直応力の相互の重なりが動圧道路の大きな変形に影響を与える主な要因であると結論付けました。 Zheng11 は、強い動圧と大きな変形下での道路グループの変形と損傷のメカニズム、および周囲の岩盤補強技術を研究し、緻密な石炭柱と切羽の後退によって生じる応力集中が周囲の岩盤の大きな変形を制御する 2 つの主な要因であると結論付けました。道路グループ内。 Cai12 は、道路室内の周囲の岩石の破壊の主な原因は、道路の軸方向が最大主応力の方向に対して垂直または斜めであるためであると結論付けました。 Yuan13 は、弾塑性理論と現地調査と解析に基づいて、深部動圧環境下での円形道路の力学モデルを確立し、塑性ゾーン境界の陰的な方程式を導出し、さらに深層部の大きな変形メカニズムを明らかにしました。動圧採掘道路。 Kuai 14 は、FLAC3D や ANASYS などの数値シミュレーション ソフトウェアと室内試験を使用して、動圧の影響を受ける破壊部分での道路支持材の破壊と組み合わせて、周囲の岩盤応力環境や道路の変形特性に応じて支持材のパラメータを最適化しました。 。 Chen15 は、完全に機械化された洞窟壁における動圧採掘道路の変形特性と 2 種類の滑り面の分布に基づいて、ボルト、アンカー ケーブル、タイプ I およびアンカー ケーブルと滑り面の微細構造の力学モデルを研究し、サポートを提案しました。 「上下を担い、両面を制する」という発想。 Liu16 は、周囲の岩石の応力状態と地質条件に応じて、鉱山の南翼の輸送横断道路は「厳格かつ柔軟な補完、長短の組み合わせ、タイムリーなイニシアチブ、調整、および調整」の原則に従うべきであると決定しました。コントロール"。 Wu17 は、さまざまな要因の影響下で、アンカー ケーブルの応力を監視し、体系的な応力解析を実行して、アンカー ケーブルの積極的な支持の役割を十分に発揮し、支持スキームの最適化のための基礎データを提供しました。 Wu18 は、カップリングと均圧化支援技術を使用して、採掘高さの大きな作業切羽における残存道路の周囲の岩石を制御することを提案し、顕著な成果を上げました。