冲击载荷对巷道稳定性影响的数值模拟研究

"冲击载荷对巷道稳定性的影响研究" 这篇论文深入探讨了冲击载荷对巷道稳定性的影响，作者倪海敏、茅献彪等人基于内蒙古唐公沟煤矿的实际工况，采用了一种结合塑性大变形和延性损伤模型的方法进行研究。他们利用经典Drucker-Prager准则，借助ABAQUS/EXPLICIT动力学有限元分析软件构建了数值计算模型，以模拟巷道在遭受不同距离和方向的冲击载荷时的动态响应。 在分析过程中，研究发现冲击载荷与巷道的水平距离L对其稳定性有显著影响。随着L的增大，冲击载荷导致的塑性变形区域扩大，但对巷道稳定性的影响减弱。此外，巷帮的能量集中释放区会从上部向下方移动，相应的破坏位置也由上部向下部转变。另一方面，巷道顶板的厚度H对能量的集中程度和巷道稳定性起着决定性作用，更厚的顶板能减少能量集中，提高巷道的稳定性，这与实际工程观察到的情况相吻合。 论文特别指出，冲击载荷是一种常见的动力灾害源，常见于采矿过程中的掘进爆破、顶板破裂和工作面压力显现等现象。当瞬间冲击载荷作用于岩体时，可能导致局部失稳，引发剧烈的弹塑性变形能释放，造成岩体的瞬间严重破坏，并伴生煤岩粉末突出。在唐公沟煤矿的案例中，4-2上煤层的小煤柱失稳可能触发上覆岩层断裂，对5-1上煤层的巷道构成冲击载荷威胁，对后续开采安全构成隐患。 通过数值模拟，论文对现场可能出现的冲击载荷危险性进行了评估，提供了重要的理论依据和技术支持，有助于预防和减轻类似煤矿的冲击地压问题，保障矿井的安全运行。该研究对于理解和防治冲击载荷对地下工程稳定性的影响具有重要意义，特别是在浅埋煤层和复杂地质条件下。