马头门稳定性分析：弱胶结软岩与应力分布

"弱胶结软岩地层马头门稳定性分析" 在煤炭开采中，马头门的稳定性是至关重要的，因为它直接影响到矿山的安全和生产效率。本文着重研究了弱胶结软岩地层中马头门的稳定性问题。首先，文章指出开挖过程中的围岩应力重分布和力学软化是导致马头门不稳定的主要原因。当井巷开挖，原本的地质结构受到扰动，使得围岩内部应力重新分布，导致岩石力学性质减弱。 其次，围岩的吸水软化特性被认定为另一个重要因素。在软岩地层中，围岩接触水分后容易软化，强度降低，增加马头门的不稳定性。此外，还有其他次要因素可能影响马头门的局部稳定性，但它们的影响相对较小。 文章通过数值分析方法模拟了开挖后的围岩力学状态。结果表明，马头门右侧硐室底部、左侧硐室两帮、马头门与井筒相贯线位置以及井筒周围一定高度范围内的围岩破坏情况严重。最大的竖向位移发生在相贯线位置，其次是右侧硐室底部，这反映了这些区域的稳定性问题更为突出。 现场观测结果显示，开挖初期，围岩主要表现为力学软化，塑性位移的增长速率较大，伴随着岩体完整性的降低。为解决这一问题，文章提出锚索支护是一种有效的应对策略，可以较好地抑制围岩内应力软化的扩散，提高马头门的稳定性。 该研究针对的是华北地台、鄂尔多斯盆地西缘的一个煤矿，该区域地质构造复杂，断裂和褶皱发育。根据地层剖面图，马头门虽远离大型断裂构造，但仍处于褶皱构造的挤压应力影响范围内。因此，地应力的测量是必要的。 矿区的主要含水层为侏罗系的裂隙孔隙承压水，其中某些含水层的富水性强，可能对马头门的施工和后期使用带来渗水问题。例如，III含水层距离马头门最近，虽然有一些隔水岩层，但由于岩层倾角小，垂直渗透水量可能有限。不过，由于马头门位于井筒正下方，存在淋水和积水的风险。 通过对马头门附近围岩应力的测定，发现其原始地应力场具有一定的特征，尤其是弱胶结软岩的特性，使得稳定性分析更为复杂。这些数据和分析对于制定合理的支护方案和保障马头门的安全运营至关重要。 关键词包括：弱胶结地层、马头门、围岩稳定，这些是研究的核心内容，涉及到的领域包括地质力学、矿井工程和安全防护。该研究对于类似地质条件下的矿井设计和施工提供了理论依据和技术指导。