深部巷道圍巖非連續(xù)破裂機理研究.pdf

1、隨著開采深度的增加，巷道圍巖的變形破壞日趨嚴重，支護更為困難，對深部資源的安全開采帶來了巨大威脅。研究表明：在深部高應(yīng)力開采條件下，巷道圍巖內(nèi)將會出現(xiàn)完整區(qū)和破壞區(qū)相間隔的現(xiàn)象，稱之為“非連續(xù)破裂”現(xiàn)象。采用傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)彈塑性力學已不能完全解釋清楚，科學揭示深部巷道圍巖非連續(xù)破裂機理已成為一個熱點，本文通過現(xiàn)場探測、理論分析、數(shù)值模擬等研究方法，對這一現(xiàn)象進行系統(tǒng)分析。
　　(1)以新汶礦業(yè)集團有限責任公司孫村煤礦、良莊煤礦、鄂

2、莊煤礦深部巷道為探測地點，使用巖層鉆孔探測記錄儀對不同巖層結(jié)構(gòu)頂板進行探測，探測結(jié)果表明：弱結(jié)構(gòu)附近總是伴隨著破裂區(qū)的出現(xiàn)，由此可知，在高應(yīng)力作用下，深部巷道圍巖內(nèi)弱結(jié)構(gòu)是產(chǎn)生非連續(xù)破裂的關(guān)鍵。
　　(2)利用流變力學知識建立了具有強流變特性的本構(gòu)模型，即“強流變模型”。該模型除包含傳統(tǒng)流變力學元件外，還增加了非線性流變元件，用以描述巖石的加速蠕變階段，并將其加入Flac3D模型庫中，供數(shù)值模擬使用；基于理想介質(zhì)圓形巷道的分析模型

3、，探討在考慮巷道軸向應(yīng)力的影響下圍巖中應(yīng)力分布規(guī)律，確定了以最大拉應(yīng)力準則為主、最大剪應(yīng)力準則及能量準則為輔的破壞準則。
　　(3)在提出合理數(shù)值模擬方法后，利用Flac3D考察采深、弱結(jié)構(gòu)、圍巖整體強度、巷道斷面形狀、采動及蠕變對于非連續(xù)破裂現(xiàn)象的影響程度，結(jié)果表明：足夠的采深是產(chǎn)生非連續(xù)破裂現(xiàn)象前提條件，而弱結(jié)構(gòu)是圍巖內(nèi)形成非連續(xù)破裂現(xiàn)象的關(guān)鍵，圍巖強度的大小及采動將會影響到非連續(xù)破裂現(xiàn)象的破壞程度以及破壞范圍，巷道斷面形狀對