掘進過斷層巷道圍巖動力響應數值分析

黃楚江 李 鐵

(北京科技大學土木與環境工程學院)

掘進過斷層巷道圍巖動力響應數值分析

黃楚江 李 鐵

(北京科技大學土木與環境工程學院)

運用UDEC軟件分析了掘進巷道工作面接近落差大于3 m的斷層時，隨著工作面的推進，斷層對巷道周邊應力場的影響。數值模擬結果表明：隨著工作面的推進，在斷層帶上會出現應力集中現象，在工作面上部巖層的剪應力逐漸增大，水平應力趨于定值。上述模擬結果為工作面及巷道布置提供了依據，有助于避免應力集中對巷道造成的破壞，延長巷道的服務年限。

巷道掘進 斷層 動力響應 巷道布置 服務年限

斷層面是指巖層斷裂發生位移的破裂面，是礦井中常見的地質構造[1-2]。斷層帶主要由破碎巖石組成，其工程地質特征與完整巖石差異較大，具有膠結差、受采動影響明顯、黏聚力低等特點[3]。在構造較復雜的煤礦，相近水平斷層帶的巷道常表現出易被破壞的特點。為此，本研究通過分析斷層對巷道頂板應力的影響規律來進一步探討巷道變形破壞的原因，為工作面及巷道布置提供依據。

1 模型建立

本研究所模擬的地質模型為二維水平模型。煤層平均采厚5 m，采用一次采全高，保護頂板不塌落。建立了如圖1所示的地質模型，埋深600 m，長300 m，高45 m，斷層落差5 m，斷層傾角26.5°。為防止邊界應力的干擾，巷道開挖起點距模型邊界35 m。該模型的力學參數見表1。

圖1 地質模型

表1 模型力學參數

該模型受到的垂直應力根據上層巖體施加的重力進行計算，水平應力根據垂直應力的0.8倍進行計算：