采动巷道应力特征与冒顶机理：蝶形塑性区影响

"采动巷道应力场环境特征与冒顶机理研究" 本文主要探讨了在煤矿开采过程中，采动巷道所面临的围岩变形加剧和冒顶事故频繁发生的问题。作者以保德矿的回采巷道为具体研究对象，采用现场测试、数值模拟、理论分析以及顶板探测等多种研究手段，对采动巷道的应力场环境特征进行了深入剖析，并且结合巷道蝶形塑性区理论，揭示了应力场变化与巷道冒顶之间的内在关系。 首先，研究发现采动巷道周围岩石的主应力在空间不同位置上存在显著差异。在保德矿的工作面侧方10到50米范围内，主应力的比值可以达到2至5，这表明巷道受到的压力极不均匀。同时，主应力的方向也会发生较大的偏转，角度变化在26°到54°之间。这些变化会导致巷道围岩形成一种特殊的蝶形塑性区，其特征是塑性破坏区域偏向顶板，使得顶板的塑性破坏深度增大。 蝶形塑性区的形成是由于主应力比值升高和方向的大幅度旋转。这种现象加剧了巷道顶部围岩的膨胀压力和变形，如果现有的支护措施无法有效承受这种压力和变形，那么就会引发蝶叶型冒顶事故。冒顶，即巷道顶部的岩石突然塌落，是煤矿开采中的重大安全隐患，严重影响生产安全和矿井的稳定性。 为了防止或减少冒顶事故的发生，研究人员建议矿井管理者应更深入地理解采动巷道的应力场环境特征，对巷道进行精细化设计，合理选择支护材料和支护方式，以适应动态变化的应力条件。同时，加强现场监测，实时掌握巷道的应力状态，及时采取加固措施，确保巷道的稳定性和安全性。 此外，数值模拟和理论分析在此类问题的研究中扮演了关键角色，它们能够帮助科学家更准确地预测和解释实际工况下的力学行为，为制定预防冒顶的策略提供科学依据。通过持续的技术进步和科学研究，有望进一步提高矿井的安全水平，减少冒顶事故的发生。 关键词：采动巷道；采动应力；塑性区；巷道冒顶 中图分类号：TD322 文献标志码：A DOI：10.13545/j.cnki.jmse.2017.04.015