深部巷道锚固结构失稳破坏全过程试验揭秘

该篇论文深入探讨了深部巷道围岩锚固结构在承载过程中的失稳破坏现象，以口孜东矿-967米水平西翼轨道大巷的实际工程为背景。研究团队利用自主研发的深部地下工程结构失稳全过程模拟试验系统，结合多种地球物理监测技术，如声发射、电磁辐射、电阻率和数字散斑等，对无支护、锚杆支护和锚杆索支护条件下巷道围岩的承载特性以及变形破裂演化进行了大规模物理模型实验。 首先，研究关注的是不同支护强度对锚固结构的影响。实验结果显示，随着支护强度的提高，锚固结构的峰值承载能力显著提升，达到82.57%，表明更强的支护可以有效提高巷道围岩抵抗变形的能力。同时，等效弹性模量和峰值位移也有所增长，分别为33.33%和107.24%，这表明支护能够减缓岩石破裂的速度和范围，使巷道更稳定。 其次，试验观察到顶板围岩的变形最为明显，两帮次之，底板变化最小，这反映了巷道围岩在不同位置的应力分布和应变响应。随着支护强度增强，锚固结构的破坏特征从张拉裂纹主导的脆性破坏逐渐转变为剪切滑移为主的塑性破坏，反映出支护对于稳定性的关键作用。 地球物理信息监测技术在研究中起到了关键作用。试验中，多源信息如声发射和电磁辐射，与荷载-位移曲线之间建立了良好的耦合关系，显示随着支护强度上升，锚固结构内部破坏活动减少，电磁辐射强度和脉冲数也随之降低，这有助于实时监测结构的健康状态。 声发射技术在此研究中展现了强大的诊断能力，通过分析声发射事件，研究人员能够追踪锚固结构裂纹的生成和发展，特别是在非稳定破坏阶段，这一技术提供了宝贵的信息。这为预防和控制深部巷道的失稳提供了重要的预警依据。 最后，该研究不仅关注了理论分析，还结合了实际工程案例，旨在为中国煤炭行业提供关于深部巷道围岩锚固结构设计和维护的重要参考，以及推动煤炭开采技术的绿色化和智能化发展，对于深部岩体力学、开采理论和冲击地压防治等方面的研究具有重要意义。通过靖洪文、尹乾、朱栋等学者的合作，这篇论文为煤炭开采安全和可持续发展提供了扎实的基础研究成果。