矩形巷道掘进：围岩破坏范围及应力分布的数值模拟研究

在"利民煤矿巷道掘进过程中围岩破坏范围"的研究中，作者王国锋探讨了在矩形巷道掘进工程中围岩变形和稳定性的重要性。巷道施工过程中，原有的应力场会被破坏，导致应力重新分布和积聚，这对巷道支撑设计和材料选择有着深远影响。研究的核心在于识别和理解这些动态变化，以确保施工安全并优化资源利用。 研究首先聚焦于影响巷道围岩变形的关键因素，包括地质构造、岩石性质、巷道设计参数如宽度和深度，以及掘进方法和速度等。这些因素共同决定了围岩在受力下的响应行为，可能引发破裂或变形。 其次，作者采用UDEC（Unified Deformation and Fracture Code）这种先进的数值模拟技术，这是一种广泛应用于岩土工程中的三维力学模型，能够精确模拟巷道掘进过程中的应力分布和围岩破坏情况。通过这种方式，研究人员可以细致地观察和量化围岩在不同深度和距离巷道中心的塑性区范围，即在何种条件下围岩会发生永久性变形或断裂。 具体结果显示，巷道两侧的应力积聚最为显著，表现为较大的应力集中区域，而上方和底部则表现出应力卸压现象，这是由于新形成的空隙和支撑结构的干预改变了应力路径。巷道上方的破坏范围达到6米，而底部为4.5米，左右两侧的破坏范围则固定在4米。这些数据对于确定巷道支护方案、设置适当的支护间距以及选择能承受高应力的支护材料具有重要的指导意义。 总结来说，这项研究不仅深化了我们对巷道掘进过程中围岩行为的理解，还提供了实用的工程技术参数，有助于提升煤矿开采的经济效益和安全性。未来，随着数值模拟技术的进一步发展，此类研究将有助于矿井建设更加智能化和精细化。