侧压系数对巷道围岩变形影响研究与控制策略

"侧压系数对巷道围岩变形影响规律研究" 本文主要探讨了水平应力对巷道围岩稳定性的影响，特别是在侧压系数变化时巷道的变形特性。水平应力是决定巷道顶板冒落、底板鼓起以及两帮内挤的关键因素。通过对不同侧压下的巷道围岩应力特征进行分析，作者借助了FLAC3D数值计算软件，该软件是一种常用的地质力学数值模拟工具，用于模拟和预测地下结构和地表的响应。 在数值模型的建立部分，作者构建了一个20m×20m×20m的模型，包含了15800个单元格和16821个节点。模型的边界条件设定为：四面水平方向的位移固定，底部全位移固定，顶部施加垂直应力20MPa，以模拟地层压力。巷道断面设定为直墙半拱形，宽度4.0m，中高3.5m，围岩材质选取中细砂岩，赋予相应的力学参数，如内聚力、内摩擦角、抗拉强度、剪切模量、弹性模量和膨胀角。 研究通过模拟6种不同的侧压系数工况，即λ=1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0，来研究其对巷道围岩变形的影响。侧压系数λ反映了水平应力与垂直应力的比例，当λ增大时，巷道受到的水平应力相对增加，可能会导致更显著的围岩变形。 通过数值计算，作者发现了侧压系数对巷道围岩变形的规律，包括顶板、底板和两帮的变形特征。对于薄层页岩类岩层，水平应力可能导致沿层面的滑移；而对于厚层砂岩，可能会产生小角度剪切或沿小断层的顶板失稳冒落。底板在水平应力作用下可能鼓起，尤其在软岩和厚煤层中，可能导致底板进入蠕变状态，引发两帮的破裂、鼓出和塌落。 根据这些分析，作者提出了针对侧压系数1.0≤λ≤2.0时的巷道围岩控制建议，旨在提高巷道的稳定性和安全性，确保巷道的高产、高效和安全运营。这些建议可能包括优化支护设计、调整开采顺序和方式，以及实施实时监测和预警系统，以预防和控制巷道的不稳定性。 这项研究为理解水平应力对巷道围岩稳定性的影响提供了有价值的见解，通过数值模拟方法，揭示了侧压系数对巷道变形特征的具体影响，为实际工程中的巷道设计和维护提供了理论依据。