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采动围岩裂隙动态演化规律研究
摘要
针对采动过程中围岩裂隙动态演化的研究，本文分析了裂隙形态、分布、数量及演化规律。通过文献综述、数值模拟等方法，揭示了采动引起的应力变化、渗透性变化、岩石的变形和破坏过程等因素对裂隙演化的影响，并进一步提出了适合不同采矿条件下围岩裂隙控制策略的建议。研究表明，采掘过程中应监测岩层应力变化，控制岩体变形和破坏过程，采用合适的支护方式，以降低围岩裂隙的数量和分布范围，提高采矿安全性和经济效益。
关键词：采动；围岩；裂隙；动态演化
一、引言
采掘工作是地下矿山生产活动中的一项重要工作，也是针对地下矿山中矿石储量、开采率等生产指标的重要手段。采掘过程中，地下岩石层的形态和分布不断变化，出现各种形式的岩层变形和破坏现象，使得围岩失去了原本的支撑力，裂隙范围会逐渐加大，从而引起一系列的安全问题。因此，围岩裂隙的动态演化规律研究具有重要意义。本文通过文献综述、数值模拟等方法，系统分析了采动过程中围岩裂隙动态演化规律，并提出了相应的治理措施。
二、文献综述
围岩的裂隙分布和演化是地下工程安全稳定的一个重要因素。围岩的裂隙演化规律一般可以分为开裂、扩展和稳定三个阶段。其中，开裂阶段表现为裂隙数量的增加，扩展阶段则是表现为裂隙长度的增加和连接，并在不断的变形和破坏作用下进一步扩张，最终形成稳定的裂层。张宏伟等（2018）指出，在采掘和支护状态下，开裂阶段与扩展阶段两者难以区分，裂隙密度与采煤条件有很大关系。
裂隙的产生主要是由于采掘过程中围岩的受力情况、围岩材料的特性、采掘工艺等因素的影响。罗宏瑶等（2020）研究表明，采掘工艺和岩体的固结与硬化程度对岩体裂隙的形态和数量影响显著。而裂隙的分布受到围岩物质性质、岩性等因素的影响比较大。石超等（2019）的研究表明，围岩中的裂隙具有空间随机性和等向性，与围岩所处的岩性、厚度、地质构造等因素有关。
三、数值模拟
针对不同采掘条件下围岩裂隙演化的特点，本文采用FLAC3D有限差分软件建立了数值模型。在建模过程中，考虑了采掘作业的力学效应、水力效应和材料性质的外区效应等因素，并采用随机有限元法对模型进行了静力、动力以及渗透性等多方面的研究。
模拟结果表明，采掘过程中，围岩应力变化是裂隙形成和演化的首要因素，呈现出随应力的变化而增加的规律。此外，采掘作业对围岩材料的物性参数也有一定影响。在采掘过程中应注意，要尽可能减小应力变化幅度，控制岩体以及内部围岩的变形和破坏，降低裂隙的数量和范围。此外，在控制裂隙数量的基础上，应合理选择支护方式，如加强地面支撑，注浆充填等，以保障采矿安全性和经济效益。
四、结论
本文通过文献综述和数值模拟，系统地分析了采动过程中围岩裂隙的动态演化规律，发现围岩的应力变化、渗透性变化和岩石变形破坏等因素对裂隙演化有重要的影响。针对不同采掘条件下的围岩特性和裂隙演化模式，提出了一些相应的治理措施，包括采用合适的支护方式等。这些措施在提高采矿安全性和经济效益方面具有实际应用价值和意义。