平顶山矿区地应力特征与开采稳定性分析

本文主要探讨了裂隙岩体在应变软化下的本构模型及其在数值模拟中的应用，特别关注了在采矿工程中的实际应用情况。研究通过分析不同矿区的地应力场变化，评估了巷道稳定性，并为工程实践提供了指导。 在采矿工程中，裂隙岩体的稳定性是关键问题之一。裂隙岩体由于其内在的结构特征，容易在应力作用下产生破坏，影响巷道的安全。应变软化本构模型则是一种能够描述这类岩石在受载荷后强度逐渐降低的现象的理论工具。这种模型考虑了岩石在持续应力作用下的损伤过程，对于预测和分析巷道围岩的变形和破坏有重要意义。 在数值模拟过程中，作者利用开发的自定义本构模型，对芦岭煤矿的某轨道大巷进行了分析。结果显示，该模型能有效应用于裂隙岩体的稳定性分析，为实际工程提供合理建议。这表明，结合地质构造应力场的演变，定制的本构模型可以准确反映岩体在开采过程中的行为，有助于预防和控制可能的工程问题。 文章进一步分析了矿区的地应力场变化。矿区经历了多个构造运动阶段，导致地应力方向的转变。例如，从早期的NE-SW向转为NW-SE向，再逐渐变为近EW向。这些变化反映了地质构造的历史影响，对理解当前的地应力分布至关重要。通过对比不同矿区的应力测量数据，发现不同矿井受到不同构造运动的影响程度，如十矿主要受第二期构造运动影响，而十二矿则继承了后期构造应力场。 随着开采深度增加，地应力问题变得更加严峻。矿区东部在440m开采时进入高应力区，某些矿井在更浅的深度就已面临极高地应力。垂直主应力、最大和最小水平主应力随深度线性增加，垂直主应力与上覆岩层自重应力相关性良好。然而，最大水平主应力的相关性较差，且在十矿因构造作用出现了局部应力集中。最大与最小水平主应力之比的分布范围在1.3到2.84之间，表明剪切应力在岩体内部显著，这是形成构造活动频繁的主要原因之一。 地应力场的最大主应力方向与矿区地质构造的演化活动有着明显的联系。这意味着地质历史上的构造事件在一定程度上决定了当前的地应力状态，从而影响矿井的安全开采。因此，了解并考虑这些历史应力场对于制定有效的支护和加固措施，以及监控开采过程中的地压活动和动力灾害至关重要。 参考文献引用了《矿山压力与岩层控制》、《深部地应力实测与巷道稳定性研究》和《地应力对瓦斯压力及突出灾害的控制作用研究》，这些文献提供了深入的理论基础和实践经验，为本文的研究提供了有力支持。 裂隙岩体的应变软化本构模型在数值模拟中的应用对于理解和预测采矿工程中的地应力问题、巷道稳定性以及采取适当的工程对策具有深远影响。通过深入研究地质构造应力场与地应力分布的关系，可以更好地保障矿山安全和高效开采。