含裂隙水巷道变形破坏特征研究

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随着矿井开采的不断延伸,地下水逐渐成为影响巷道围岩稳定性的重要因素之一。巷道围岩在地下水渗透作用下慢慢软化,使得围岩内部的裂隙不断发生扩展,当这些裂隙达到贯通或者通过损伤演化扩展形成新的裂隙时,就成为了宏观状态下的裂缝,然后这些裂缝继续发生演化,最后导致岩体失稳破坏。这种失稳破坏改变了围岩应力分布状态,影响到围岩位移场分布及破坏范围,从而大大降低了围岩的稳定性,对此为了加强巷道围岩的稳定性,保证巷道服务的年限,就要对该条件下巷道破坏变形规律以及支护方案进行深入的研究。本文采用了理论推导、数值模拟和现场实践相结合的方法,对初始含水状态下裂隙岩体的稳定性进行了分析。首先,结合断裂力学和损伤力学的相关理论,推导出初始含水状态下裂隙岩体在应力作用的岩体损伤及演化本构模型。然后在Visual C++2008运行条件下,利用FLAC3D数值模拟软件作为其开发的软件平台,之后根据初始含水裂隙岩体损伤及演化本构模型编写相应的程序代码,初始含水裂隙岩体损伤及演化本构模型的二次开发就可以得以实现,之后对二次开发程序的相关运行原理进行详细描述并对该模型进行验证。最后结合芦岭煤矿-590大巷在含裂隙水的情况下受上覆工作面采动影响的工程实例,设计了支护方案,并运用开发的本构模型,对其影响过程进行数值模拟。通过数值模拟和现场试验,结果表明支护方案可以有效控制巷道的稳定性,验证支护方案的可行性,为煤矿的安全生产奠定了坚实的基础。同时也为含水裂隙岩体下的巷道围岩稳定性研究提供了一种有效的分析方法,带来了一定的参考价值。
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