高地應力環境下巷道圍巖非連續破裂形成機理研究.pdf

1、隨著淺部煤炭資源的逐漸枯竭，深部開采已成必然趨勢，而深部高地應力環境下的巷道開挖帶來的各種問題也隨之而來，非連續破裂化現象就是其中之一;除此，在一些地質條件復雜地應力較大的區域巷道圍巖也會出現非連續破裂。所謂非連續破裂，是指在高地應力環境下在進行巷道開挖時圍巖出現非破裂區與破裂區相互交替的現象。而采用傳統的連續介質理論并不能夠完全解釋這一現象，因此科學揭示高地應力環境下巷道圍巖非連續破裂機理已成為國內外學術討論熱點。本文采用數值模擬、理

2、論分析和現場驗證相結合的研究方法，基于Hoek-Brown強度破壞準則，對高地應力巷道圍巖非連續破裂化形成機理進行研究，獲得主要成果如下:
　　(1)基于Hoek-Brown強度破壞準則，對高地應力巷道圍巖不同破裂展布時應力分布進行研究，推演各破裂帶半徑以及徑向應力的表達式，揭示不同破裂帶形成后巷道圍巖應力分布規律;
　　(2)建立非連續破裂起裂判據。利用應力、應變偏張量與球形張量，求解損傷耦合條件下Hoek-Brown破壞

3、準則的損傷驅動力和拉壓剪切狀態下的應力強度因子，得到高地應力環境下巷道圍巖發生非連續破裂的起裂判據，認為當其達到圍巖起裂判據時，非連續破裂開始發生;
　　(3)揭示地質強度指標GSI、Hoek-Brown常數mi、擾動系數Dext、初始地應力σ0、單軸抗壓強度σci等變量參數對高地應力巷道圍巖非連續破裂的影響;采用FLAC3D模擬軟件，建立數值模型，并在模型中中隨機設置弱面進行數值計算，結果表明:GSI、mi、σci、σ0越大，越

4、容易產生第二破裂帶;Dext越大愈不容易產生分區破裂;
　　(4)本文以良莊礦9202軌道巷測試結果作為驗證，對9202軌道巷鉆孔探測結果進行分析，將9202軌道巷頂板巖層劃分為4個破裂分區:“完全破壞區”位于巷道頂板上方0～0.6m范圍內;“松動破碎區”位于頂板上方0.8～1.6m范圍內;“裂隙區”位于頂板上方2.2～3.6m范圍內，平均裂隙寬度3.3mm;“裂紋與離層共存區”位于頂板上方4.4～4.8m范圍內，平均離層間距為7