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现代隧道技术 2025, Vol. 62 Issue (4) :132-144    DOI:
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高速公路隧道下穿房柱式煤矿采空区爆破施工煤柱 损伤规律研究
(1.中铁(辽宁)本桓高速公路有限公司,本溪 117000;2.大连理工大学建设工程学院,大连 116024; 3.中铁西南科学研究院有限公司,成都 611731)
Damage Mechanisms of Coal Pillars Induced by Blasting Construction in Highway Tunnels Underlying Room-and-Pillar Mine Goafs
(1. China Railway (Liaoning) Benxi-Huanren Expressway Co., Ltd., Benxi 117000; 2. School of Infrastructure Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024; 3. China Railway Southwest Research Institute Co., Ltd., Chengdu 611731)
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摘要 为研究高速公路隧道下穿房柱式煤矿采空区爆破施工下煤柱损伤规律,基于应力波能量分配理论,建 立倾斜采空区煤柱应力波透射模型,分析爆破应力波透射进入上方采空区煤柱的能量空间分布规律及变化趋势。 依托本桓高速公路长梁子隧道下穿采空区工程,进行20组不同工况数值模拟,结果表明:(1)煤柱损伤形式受地应 力影响显著,与采空区倾角关联性不明显。不考虑地应力作用时,煤柱呈剪切破坏、顶部拉伸破坏;随着地应力的增 大,损伤形式转变为劈裂破坏,继而转为压剪破坏。(2)相同采空区倾角下,煤柱损伤范围随地应力增大呈先快速减 小、后平缓变化、再快速增大趋势。相同地应力下,煤柱损伤范围随采空区倾角增大而不断减小。(3)基于内能演化 与损伤率双指标分析,地应力对隧道上方房柱式采空区煤柱损伤有抑制作用,且抑制强度随地层倾角增大显著增 强,当地应力增至8 MPa时,除5#煤柱外,其余煤柱损伤率呈现增长特征。对比理论模型计算结果与数值模拟及现 场窥视探测结果,三者揭示的煤柱损伤空间分布规律具有良好的一致性。
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作者相关文章
刘 杨1 邵泽楷2 田浩帆2 张汝溪1 郑 波3 王峥峥2
关键词隧道爆破施工   房柱式采空区   煤柱   采空区倾角   地应力     
Abstract: To investigate damage patterns of coal pillars during blasting construction of highway tunnels underlying room-and-pillar mine goafs, this study establishes a stress wave transmission model for inclined goaf areas based on stress wave energy distribution theory, analyzing spatial distribution characteristics and evolution trends of blast-induced stress wave energy transmitted to overlying coal pillars. Comparative analysis demonstrates strong consistency in damage spatial distribution patterns among theoretical calculations, numerical simulations, and field borehole inspection results. Through 20 sets of numerical simulations under different working conditions for the Changliangzi Tunnel on the Benxi-Huanren Expressway crossing under goafs, the results indicate: (1) Coal pillar damage modes are predominantly controlled by geostress rather than goaf dip angle. Without considering geostress, pillars exhibit shear failure with tensile failure at crowns; with increasing geostress, damage mode transitions sequentially to splitting failure and then compressive-shear failure. (2) Under constant goaf dip angles, damage extents first decrease rapidly, then stabilize, and finally increase sharply with rising geostress. At identical geostress levels, damage extents progressively reduce with increasing dip angles. (3) Dual-index analysis (internal energy evolution and damage rate) reveals that geostress inhibits pillar damage in room-and-pillar mine goafs above the tunnel, with suppression effects intensifying at steeper dip angles. When geostress reaches 8 MPa, all pillars except No.5 demonstrate inverse growth characteristics of the damage rate.
KeywordsTunnel blasting construction,   Room-and-pillar mine goaf,   Coal pillar,   Goaf dip angle,   Geostress     
基金资助:辽宁省交通厅科技项目([2024]353号).
作者简介: 刘 杨(1983-),男,高级工程师,主要从事隧道施工领域研究工作,E-mail:475432058@qq.com. 通讯作者:邵泽楷(2001-),男,硕士研究生,主要从事隧道爆破领域研究工作,E-mail: 1286044806@qq.com.
引用本文:   
刘 杨1 邵泽楷2 田浩帆2 张汝溪1 郑 波3 王峥峥2 .高速公路隧道下穿房柱式煤矿采空区爆破施工煤柱 损伤规律研究[J]  现代隧道技术, 2025,V62(4): 132-144
LIU Yang1 SHAO Zekai2 TIAN Haofan2 ZHANG Ruxi1 ZHENG Bo3 WANG Zhengzheng2 .Damage Mechanisms of Coal Pillars Induced by Blasting Construction in Highway Tunnels Underlying Room-and-Pillar Mine Goafs[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2025,V62(4): 132-144
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2025/V62/I4/132
 
没有本文参考文献
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