断层破碎带巷道围岩变形控制策略与FLAC3D模拟研究

本研究论文深入探讨了断层破碎带中巷道围岩大变形的机理及其控制技术，以常村煤矿N3-6运输平巷为例。通过对该地区地质状况的分析，研究人员发现，巷道在穿越断层破碎区域时，其大断面效应显著，导致围岩的变形主要受到三种复合变形力学机制的影响：构造应力机制（IIA）、重力机制（IIB）和随机节理型机制（IIIE）。这些机制共同作用下，围岩的稳定性受到严重影响。 具体来说，研究发现，巷道围岩的失稳范围与岩体的Hoek-Brown常数（m1）、岩体地质强度指标（GSI）以及岩石单轴抗压强度（c）密切相关。当这些参数提高时，巷道围岩的失稳范围会明显减小，显示出一定程度的抗压能力增强。同时，围岩应力的增加会导致失稳范围扩大，两者之间呈现出正比关系。 为了有效控制断层破碎区域的围岩变形，论文提出了一种“超前预注浆+锚网索”联合支护方式。这种策略通过数值模拟进行验证，FLAC3D模拟结果显示，与原方案相比，优化后的支护方案能够显著降低围岩塑性区的面积，减少顶底板的最大位移量（74%）和两帮的最大位移量（65.3%），从而有效地控制了巷道围岩的大变形。 进一步的工业性试验进一步证实了这一控制方法的有效性。巷道围岩的变形在25天后趋于稳定，且位移量均保持在300毫米以内，这与FLAC3D的数值模拟结果高度吻合。整体来看，优化后的运输平巷支护措施满足了工程的实际需求，为类似地质条件下的巷道设计和施工提供了有价值的参考依据。 关键词包括断层、破碎带、变形机理、超前预注浆和围岩控制，这些关键词揭示了论文的核心研究内容和应用领域。这篇论文对于理解断层破碎带中的巷道围岩问题，提升矿山开采过程中的安全性和稳定性具有重要意义。