深部厚顶煤巷道大型地质力学模型试验系统研制与应用

李术才¹，王德超¹，王琦^1,2，王富奇²，彭蓬²，李为腾¹，江贝¹，王洪涛¹

1. 山东大学岩土与结构工程研究中心2. 兖矿集团有限公司博士后科研工作站

摘 要：为研究深部厚顶煤巷道围岩应力演化规律与变形特征,研制了大型地质力学模型试验系统。该系统由反力装置、柔性均布压力加载装置、数字智能液压控制系统和高精度多元实时监测系统组成,具有可自由拼装、模拟空间大、荷载集度高、边界加载均匀和模拟精度高等特点。以赵楼煤矿3302工作面运输巷为工程背景,通过大量的相似材料配比及力学参数测试,确定了两种不同系列的材料分别模拟砂岩和煤层;设计制作了预应力锚杆(索)、箱型支护梁、钢带及托盘等相似构件;对让压型锚索箱梁支护系统进行了大比尺模型试验研究,得到了深部厚顶煤巷道开挖支护过程中的围岩内部应力演化与变形规律。结果表明,该系统能够较好地进行深井煤巷及其他大型地下硐室开挖支护全过程的模型试验研究。

关键词：厚顶煤巷道;地质力学模型试验;大比尺;柔性均布压力加载装置;应力演化;变形特征;