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深部破碎巷道应力演化与围岩控制技术数值模拟
深部破碎巷道应力演化与围岩控制技术数值模拟
摘要：深部破碎巷道是矿井开采过程中常见的工程问题，其稳定性对于矿山的安全生产至关重要。本文通过数值模拟的方法，研究了深部破碎巷道的应力演化规律，并分析了不同围岩控制技术对巷道稳定性的影响。研究结果表明，在深部破碎巷道的设计和施工中，应合理选择围岩控制技术，以确保巷道的安全稳定。
关键词：深部破碎巷道，应力演化，围岩控制技术，数值模拟
1.引言
深部矿山开采中，破碎巷道是连接采区与提升系统的主要通道，其稳定性对于矿山的安全生产和效益具有重要影响。然而，由于深部巷道处于高应力环境下，往往会出现应力集中和围岩破碎等问题，给巷道的安全稳定性带来挑战。因此，研究深部破碎巷道的应力演化规律及其围岩控制技术具有重要意义。
2.深部破碎巷道应力演化规律的数值模拟
在研究过程中，我们采用了数值模拟的方法，建立了深部破碎巷道的数值模型。首先，根据实际巷道的几何结构和围岩参数，构建巷道的三维有限元模型。然后，根据巷道工作面的采动规律和围岩应力分布的变化，模拟巷道应力演化的过程。最后，通过分析应力分布的变化，得出深部破碎巷道应力演化规律。
数值模拟结果显示，在巷道开挖初期，围岩受到应力的释放，产生了较大的位移和变形。随着时间的推移和应力的积累，围岩逐渐稳定下来，并形成有序的应力分布。然而，由于巷道处于高应力环境中，应力集中现象依然存在。巷道顶部和侧壁是应力集中的主要部位，其应力值明显高于周围围岩。因此，在巷道设计和施工中，需要特别关注这些应力集中部位，采取相应的围岩控制技术。
3.围岩控制技术对深部破碎巷道稳定性的影响
根据数值模拟结果，我们进一步研究了不同围岩控制技术对深部破碎巷道稳定性的影响。在模拟过程中，我们考虑了加固材料的强度、刚度和固结时间等因素，并对比了不同围岩控制技术的效果。
结果显示，采用补强锚杆和喷射混凝土的围岩控制技术能够有效地提高巷道的稳定性。补强锚杆能够增加巷道结构的整体刚度，减少围岩的位移和变形。喷射混凝土则能够提供额外的支护强度，增加围岩的承载能力。研究结果还表明，固结时间是影响围岩控制效果的重要因素。固结时间较短的围岩控制技术会导致围岩的稳定性下降，应力集中和破碎现象加剧。
4.结论
通过数值模拟的方法，本文研究了深部破碎巷道的应力演化规律，并分析了围岩控制技术对巷道稳定性的影响。研究结果表明，在深部破碎巷道的设计和施工中，应合理选择围岩控制技术，以确保巷道的安全稳定。补强锚杆和喷射混凝土等技术能够有效地提高巷道的稳定性，但固结时间的选择也是需要考虑的因素。未来的研究还可以进一步探讨不同围岩控制技术的优缺点，并结合实际工程进行验证。
参考文献：
[1]杨明.深部围岩控制技术[M].北京：矿业出版社，2010.
[2]赖志明，王宝民，张学琴.数值模拟在深部破碎巷道围岩控制中的应用[J].岩石力学与工程学报，2005，24(19):3339-3345.