45°倾斜岩层巷道围岩变形破坏的FLAC^3D数值模拟研究
倾斜岩层弱结构围岩巷道破坏机理与支护技术研究
倾斜岩层弱结构围岩巷道破坏机理与支护技术研究曲懋轩;侯克鹏;杨志全【摘要】为了解决云南某铅锌矿500中段运输平巷倾斜岩层围岩巷道失稳的支护难题，本文通过地质调查、岩石力学实验、微观物化分析、数值模拟等手段，对倾斜岩层弱结构巷道的围岩变形破坏特点以及对称支护下围岩的破坏规律进行了分析研究。
认为巷道的右帮及底板岩性为泥质粉砂岩，是巷道变形破坏的起始部位。
因此，改善该弱结构部位的围岩体力学特性，使支护体与围岩形成共同有效的支护结构，是治理巷道失稳的重要途径，提出了岩性弱结构部位加强的非均匀支护技术。
试验表明，该巷道围岩变形量受到了有效控制，且取得了良好的技术经济效益。
%To solve the problems of unstable wall rock roadway in tilted stratum of 500 middle section haulage way of a certain Pb-Zn deposit in Yunnan,this paper applied geological survey,experiment of rock mechan-ics,microscopic physical and chemical analysis,numerical simulation in the analysis of characteristics of de-formation and failure of weakly structured wall rock roadway in tilted stratum and failure regularity of wall rock under the symmetric supporting.The author believes that the right and foot wall of roadway is argilla-ceous siltstone which is exactly the initiating part of deformation and failure of roadway.Therefore,it is an important way of treating unstable roadway to improve the mechanical property of these weak structure of the wall rock in order to form effective communal supportive structure between the supporting body and the wall rock.Hence the author proposed the inhomogeneous supporting technology which intensifies weak structure parts.The test shows that the deformation ofroadway is under effective control and favorable tech-nical and economic effectiveness is achieved.【期刊名称】《矿产与地质》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】6页(P784-789)【关键词】层状岩体;软弱结构;数值模拟;支护设计【作者】曲懋轩;侯克鹏;杨志全【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明 650093;昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明 650093;昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明 650093【正文语种】中文【中图分类】TD35随着我国矿产资源开发进一步发展和巷道支护技术的日趋成熟,国内许多矿井进入深部开采。
不同侧压力系数在Flac3D模拟中对巷道围岩塑性区及其位移变化的影响研究.
不同侧压力系数在Flac3D模拟中对巷道围岩塑性区及其位移变化的影响研究摘要：水平应力是影响巷道围岩稳定性的重要因素之一。
本文以鹤壁二矿-347工作面上顺槽的实际围岩条件为基础，运用flac3d软件建立了水平方向及底部边界为固定边界，顶边界为应力边界，巷道水平布置在中间的数值模型。
在有U钢支护的状态时，不同侧压力系数对巷道围岩的塑性区分布及其总位移的变化。
研究表明：当侧压力系数从1增至2时，塑性区分布逐步向巷道深部发展，塑性区的单元格数从86增至170。
巷道的最大位移主要发生在巷道的顶板和底板，随着侧压力系数的变化，总位移的最大值从24mm增至55mm。
关键词：侧压力系数；总位移；塑性区；flac3dStudy on the influence of different side pressure coefficient for plastic zone and the displacement change in simulation of the surrounding rock of Flac3DAbstract: Horizontal stress is one of the important factors affecting the stability of surrounding rock. In this paper, by the actual conditions of surrounding rock, basing on the plane -347 above the slot rock in hebi 2 coal mine, establishe by flac3d horizontal direction and bottom boundary for fixed boundary, the boundary for stress boundary, decorating in the middle of the level of numerical model. when U steel supporting, different side pressure coefficient of surrounding rock change the plastic area of the distribution and the total displacement. Research shows that: when the lateral pressure coefficient is from 1 to 2, the plastic area is gradually transfering to deep, and the cell number is increasing from 86 to 170. The maximum displacement mainly occurs in the roof and floor of roadway, and along with the change of the lateral pressure coefficient, the maximum displacement is from 24 mm to 55 mm.Key words: Side pressure coefficient; Total displacement; The plastic area; flac3d1 引言构造应力是由于地壳运动在岩体中引起的应力．其主要特点是以水平应力为主，具有明显的区域性和方向性，它是影响巷道围岩稳定的重要因素之一［1～3］。
深井软岩巷道围岩变形数值模拟分析及控制研究
第7期2019年7月No.7Jul.2019山西焦煤科技Shanxi Coking Coal Science&Technology•试验研究•深井软岩巷道围岩变形数值模拟分析及控制研究李建永(山西晋城煤业集团勘察设计院有限公司，山西晋城048006)摘要针对山西省晋东南地区某深部矿井东二南采区轨道大巷变形大难支护问题，采用数值分析方法，分析得出了巷道应力变形规律。
结果显示：巷道变形剧烈的临界深度为800m,深部巷道剪应力在左、右肩达到8.7MPa左右，在距巷道中心0〜5.5m顶部垂直应力急剧增大，且在距巷道中心6~8m达到峰值，巷道顶板塑性区最大为2.6m,左帮和右帮塑性区最大分别为5.2m和5.4m,底板塑性区最大值为6.1m.根据该结果提出了预留围岩变形量让压局部二次喷浆补强工艺技术，工程实践证明，该支护设计有效控制了巷道的强烈变形，取得较好的支护效果。
关键词深部软岩矿井；围岩变形；承载拱；二次补强中图分类号:TD322文献标识码:B文章编号：1672-0652(2019)07-0037-04针对深井软岩巷道围岩控制问题,从软岩巷道的变形机理及支护方面，国内外进行了大量研究。
张振全⑴针对深部高应力软岩巷道难以支护的问题，系统分析总结了该类巷道变形破坏特征,并提出了锚网索注联合支护对策。
文献Hl提出了适用于深井软岩的新型复合支护技术体系，使围岩整体稳定性得到显著加强。
文献采用数值模拟方法，基于实际地质条件，模拟了软岩巷道支护方案，得出具体的支护参数，为支护方案提供设计依据。
仅从理论层面难以解决深井软岩巷道大流变、大变形难题，需要结合现场实际采用多种研究手段综合研究解决。
依据山西省晋东南地区某深部矿井的实际工程地质条件，采用数值模拟方法，研究深井软岩巷道围岩变形具体参数,并应用于现场实践。
1工程概况该深部矿井受到深部高应力环境的影响，井下高应力软岩巷道变形量大，且围岩变形速度较快，严重地制约了巷道的正常使用。
基于FLAC3D的某水电站岩体倾倒变形过程数值模拟研究
基于FLAC3D的某水电站岩体倾倒变形过程数值模拟研究
郭翔;蔡伟;席文勇;张勇
【期刊名称】《云南水力发电》
【年(卷),期】2024(40)2
【摘要】我国西南高山峡谷地区地质作用强烈,倾倒变形岩体广泛发育,基于拉格朗日有限差分法的FLAC3D软件可对岩体倾倒变形过程进行数值模拟研究。
建立了
流变模型对澜沧江上游某在建水电站的一处倾倒变形体进行了研究,结果表明,在岩
体自重和卸荷应力的长久作用下,库区陡立岩层会朝向临空位置发生倾倒变形破坏。
这是一个长期的流变破坏过程。
倾倒变形仅发育在边坡的浅表层,深部的岩体未发
生倾倒,浅表层底部的岩层弯曲最为强烈,这些部位的岩层将最先发生折断,若折断面贯通,极有可能导致倾倒体整体垮塌滑动引发滑坡等灾害。
在水电站建设中要着重
考虑对倾倒变形程度严重的坡体进行支护,防止发生大规模的失稳破坏。
【总页数】5页(P49-53)
【作者】郭翔;蔡伟;席文勇;张勇
【作者单位】山东国电投海鲁新能源有限公司;山东电力工程咨询院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV223.21;TU457
【相关文献】
1.苗尾水电站坝肩岩体倾倒变形的力学机制与发展过程
2.某水电站倾倒岩体基于UDEC变形评价方法研究
3.澜沧江某水电站右坝肩岩体倾倒变形的数值模拟
4.似
层状岩质边坡倾倒变形破坏过程数值模拟5.基于FLAC3D的煤岩体单轴压缩数值模拟研究
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急倾斜巷道围岩变形数值模拟分析
急倾斜巷道围岩变形数值模拟分析宫伟力;高霞;王宁;孙雅星;包敏【期刊名称】《煤炭科技》【年(卷),期】2018(000)001【摘要】为了研究急倾斜岩层中巷道的稳定性,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,分析了500～1000m深度下75°倾斜岩层中巷道开挖后的变形特征及围岩应力分布规律.结果表明:急倾斜岩层中的巷道变形,主要受倾斜层理及软弱岩层的层间滑动控制,巷道开挖后的最大变形方向与岩层的倾向基本一致,并且随着巷道的深度增加,变形量也逐渐增大.而且,巷道围岩的变形与应力分布具有非对称特征.数值模拟结果与解析解对比表明,由于解析解的限制,在靠近巷道的围岩处与数值模拟结果有一定的偏差,但是进入弹性区后,两种解的结果具有较好的一致性.【总页数】6页(P1-6)【作者】宫伟力;高霞;王宁;孙雅星;包敏【作者单位】中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TD353【相关文献】1.急倾斜煤层伪斜开采围岩变形规律数值模拟 [J], 刁乃勤;郭立稳;李树志2.急倾斜煤层大段高开采围岩变形数值模拟研究 [J], 高晓旭;邵小平3.急倾斜煤层伪斜开采围岩变形规律数值模拟 [J], 刁乃勤;郭立稳;李树志4.急倾斜巷道贯通测量技术要素分析 [J], 王经福5.急倾斜巷道联系测量方法的探讨分析 [J], 温继满;于瑾佳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
FLAC3D数值模型深度开发及能量分析法的实现及应用
FLAC3D数值模型深度开发及能量分析法的实现及应用摘要：传统数值模拟分析，主要是分析应力云图、表面位移、塑性区分布，我们结合工作实际，额外提供一种新的分析方法，即能量法，该分析方法可用于巷道围岩的稳定分析、围岩冲倾向及冲击发生部位的预测、巷道锚杆锚索支护结构破坏的预测等方面，指导现场施工，优化巷道支护设计，可以模拟出围岩冲击倾向性指标值、预判巷道破坏部位，从而能够及时采取措施，预防支护失稳及围岩冲击破坏等灾害的发生。
关键词：FLAC3D；数值模型；开发；能量分析；应用前言弹塑性力学中，当弹性体受到外力作用后，不可避免地要产生变形，同时外力的势能也要发生变化。
当外力缓慢地（不致引起物体产生加速运动）加到物体上时，视作静力，便可略而不计系统的动能，同时也略去其他能量（如热能等）的消耗，则外力势能的变化就全部转化为应变能（一种势能）储存于物体的内部。
当巷道开挖前或工作面回采前，围岩处于自然平衡状态，即原岩应力状态，同时围岩内部存储的能量也处于平衡状态，即原始能量场，视作静态能量场，当开巷或回采资源后，破坏了原来的应力平衡，围岩内应力将会按照岩石介质的本构关系重新分布，形成新的平衡状态，即形成二次应力场，在围岩应力重新平衡过程中，围岩不可避免的产生应变，围岩内部能量场也重新分布，形成新的能量场。
随着计算机技术的快速发展，数值仿真方法成为一种重要的工程分析手段，本文通过FLAC3D数值分析软件内置编程语言，将弹塑性力学公式程序化，并通过FLAC3D图形显示模块，将巷道周围围岩的能量场可视化，从而分析开挖体周围的能量聚集状态，其结果可用于：巷道围岩的稳定分析、围岩冲击倾向及冲击发生部位的预测、巷道锚杆锚索支护结构破坏的预测等方面，指导现场施工，优化巷道支护设计，结合围岩冲击倾向性指标值预判巷道冲击可能和破坏部位，从而能够及时采取措施，预防支护失稳及围岩冲击破坏等灾害的发生。
1需要解决的技术问题首先是巷道围岩的稳定分析，其次是围岩冲倾向及冲击发生部位压的预测，第三就是对巷道锚杆锚索支护结构破坏的预测。
FLAC^(3D)数值模拟露天转地下边坡及采场稳定性研究
第73卷第2期!色#属(矿山部分)2021年3月Doi：10.3969".issn.1671-4172.2021.02.002FLAC3D数值模拟露天转地下边坡及采场稳定性研究李启航】，李小双1,2,3,耿加波】，罗浪1(1.江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州341000；2.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司，安徽马鞍山243000；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽马鞍山243000)摘要：以云南晋宁周边典型的缓倾斜薄至中厚磷矿床为研究对象，基于Auto CAI>ANSYSFLAC3D等软件进行耦合建模，分别建立200m和300m不同开采深度的单一地下开采模型和在露天终了边坡为45。
倾角时露天转地下开采模型，并展开了数值模拟试验$研究表明：当边坡高度为200m时，整个露天转地下开采过程中边坡岩体及采场覆岩整体稳定;边坡高度为300m时，边坡侧塑性区出现贯通，边坡岩体将发生弯曲下沉破坏$综合经济和安全性考虑，建议控制露天边坡高度在200m以内。
相关研究结果可对磷矿山地下开采工程提供一定的技术参考价值$关键词：露天转地下;FLAC3D数值模拟；边坡高度影响效应中图分类号：TD854.6；TD7文献标志码:A文章编号：1671-4172(2021)02-0005-06FLAC3D numerical simulation of open-pit transformation tounderground slope and stope stabilityLI Qihang1,LI Xiaoshuang1,2,3,GENG Jiabo1,LUO Lang1(1.School of Resources and Environmental Engineering,Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou Jiangxi341000,China；2.Sinosteel Maanshan Mine Research Institute Co.,Ltd.,Maanshan Anhui243000,China；3.State Key Laboratory of Safety and Health in Metal Mines,Maanshan Anhui243000,China)Abstract:Taking the typical gently inclined thin to medium t hick phosphorus deposits around Jinning,Yunnan as t h e research objec t,coupling modeling was conduc t ed based on soft w are such as Au t o CAD-ANSYS-FLAC3D,and a single underground mining model with different mining depths of200and300m and open-pit mining was established.Finally,when the slope was45°,t he open-pit mining model was converted t o underground mining,and a numericalsimulaion es wascarriedou.Theresearchresul sshowed ha when heheigh of heslopewas200m# the slope rock mass and the overlying rock of the stope were overall stable during the entire process of converting from open pi Io underground mining；whenIhe slope heighIwas300m#Ihe plas ic zone onIhe side ofIhe slope was connecIed#and Ihe slope rock mass bending and sinking damage wi l occur.Therefore#in consideraIion of comprehensiveeconomyandsafeIy i isrecommendedIoconIrolIheopen-airslopeheighIwiIhin200m.RelevanI researchresulIscanprovideacerIainIechnicalreferencevalueforunderground miningprojecIsinphosphaIemines.Key words：open to underground；FLAC3D numerical simulation；slope height effect根据前人运用数值模拟方法在矿山岩体力学中的研究和探索+本文拟利用FLAC D数值模拟分析基金项目：国家自然科学基金资助项目(41702327,41867033)作者简介：李启航(1997-)，男，硕士研究生，安全工程专业，主要研究方向为岩石、岩土边坡破坏机理、边坡监测与预警$通信作者：李小双(1983—)，男，副教授，主要从事矿山岩体力学方研究$方法，对缓倾斜薄至中厚磷矿床在单一地下开采及露天转地下开采两种不同开挖方式下坡高对采场顶板、围岩的稳定性及矿压活动规律的影响。
沿空巷道围岩变形规律数值模拟分析
沿空巷道围岩变形规律数值模拟分析
杨娟
【期刊名称】《中州煤炭》
【年(卷),期】2015(000)009
【摘要】针对大断面沿空巷道在相邻工作面推采过后变形严重问题,利用FLAC3D 计算软件进行数值模拟,分析沿空巷道围岩应力、位移随巷道掘进和相邻工作面回采的变化规律,得出受上覆岩层断裂结构影响,沿空巷道表面发生破坏,且煤柱侧应力集中程度相对较大,但不影响整个沿空巷道稳定性;相邻工作面推采过后,煤柱侧应力进一步增加,如支护结构及参数不合理,塑性破坏区将向煤柱内部扩展,支护效果减弱;煤柱破坏到一定程度后,应力向实体煤侧转移,实体煤侧位移急剧增加,严重的可导致巷道失稳.因此,对大断面沿空巷道支护设计时应考虑到围岩弱结构体—煤柱的特殊作用,其是整个巷道失稳的诱发点,应加强支护.
【总页数】3页(P71-73)
【作者】杨娟
【作者单位】中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400037
【正文语种】中文
【中图分类】TD325.4
【相关文献】
1.西曲矿8号煤层沿空巷道围岩变形规律及控制研究 [J], 赵猛
2.不稳定残余支承压力影响下沿空巷道围岩变形规律 [J], 杜广立;李付臣;魏忠民;李华
3.二次沿空巷道留巷支护方式及围岩变形规律研究 [J], 臧英新;陈威
4.厚煤层综放大煤柱沿空巷道围岩应力及变形规律 [J], 邢士军;孟祥军;张连勇
5.不同夹矸位置的沿空巷道围岩变形规律及支护 [J], 邓海富;张洪锋
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深部高应力软岩巷道开挖与支护围岩变形的FLAC 3D模拟
（ 中南大学 资源与安全工程学院 ， 湖南 长沙 ４ ０ ８ ） １０ ３
摘
要： 为解决深部 高应力软岩巷道围岩的支护困难问题 ， 采用 ＦＡ 如有 限差 分程序并结 合现场实测 的方法 ， ＬＣ 对开磷集 团沙坝 土
矿 ＋４ ６ ０中段运输巷道进行 了开挖与支护模拟研究 。对 比分析了巷道在未支护 、 传统支护 、 理论计算法支护和工程类 比法支护 等不 同支护方案下围岩的变形规律 。结果表 明， 工程类 比法支护为最优方案 ， 围岩的破坏 主要发 生在两 帮、 角和底 角 ， 角和底板 且 肩 底
Ａｂ ｔａ ｔ ｎ ｖｅ ｆｔｅ ｄｆ ｃ ｌ ｅ ｎ ｓ ｐ ｏｔ ｇ ｗａｌ ｃ ｆｈｇ —ｔ ｓ ｏ － ｃ ｏ ｄ ａ ，Ｆ ＡＣ ｆ ｉ ｉ ｅｅ ｃ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｉｗ ｏ ｉ ｕｔ ｓ ｉ ｕ ｐ ｒ ｎ ｌ ｏ ｋ ｏ ｉｈ ｓｒ ｓｓｆ ｒ ｋ ｒａ ｗ ｙ ｈ ｉ ｆ ｉ ｉ ｒ ｅ ｔ ｏ Ｌ ｉ ｔ ｄｆ ｒｎ ｅ ｎｅ ｆ
的支护对控制 围岩起关键作用 。该研究 为深层软 岩巷道 的掘进 和支 护设计提供 巷道支护 ； 围岩变形规律 ； 数值模拟 ； Ｌ Ｃ ＦＡ
中图分类号 ： Ｄ ５ Ｔ ３３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ： ２ ３— ０ ９ ２ １ ）２— ０ ８— ５ ０ ５ ６ ９ （０ ２ ｏ ０ １ ０
ｆ ｉ ｒ ｆ ｌ ｏ ｋ ｍａｎ ｙ ｏ ｃ ｒ ｎ ｎ ｔ ｅ ｓ ｅ ，ｒ ｏ ｎ ｏ ｒ ａ ｇｅ ，ｗ ｉ ｈ ｕ ｐ ｒ ｔ ｅ ｆ ｏ ｎ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ａｌ ｅ ｏ ｌ ｃ ｉ ｌ ｃ ｕ ｒ ｇ ｏ ｈ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ ｄ ｆ ｏ ｎ ｌ ｓ ｈ ｌ ｔ ｅ ｓ ｐ ｏ ｔ ｏ ｔ ｏ ｒ ａ ｄ ｆ ｏ ｎ ｌ ｓ ｕ ｗａ ｒ ｉ ｄ ｌ ｅ ｈ ｌ ｌ ｐ ａ ｅ ｒ ｃａ ｏ ｅ ｉ ａｌｏ ｋ ｃ ｎ ｒ１ ｔｃ ｎ ｐ ｏ ｉ ｅ ｓ ｍｅ ｔ ｃ ｎ ｃ ｅｅ ｅ ｃ ｏ ｅ ａ ｖ ｎ ｉ ｇａ ｄ ｓ ｐ ｏ ｉ ｇ ｄ ｓ ｎ ｌ ｙ ｄ ａ ｃ ｕ ｉ ｒ ｌ ｗ ｌ ｃ ｏ ｔ ．Ｉ ａ ｒ ｖｄ ｏ ｅ ｈ ｉａ ｒｆ ｒ ｎ ｅ ｆ ｒ ｈ ｄ ａ ｃ ｎ ｎ ｕ ｐ ｒ ｎ ｅ ｉ ｌ ｎ ｒ ｏ ｌ ｔ ｔ ｇ ｏ ｅ ｐ ａ ｄ ｈ ｇ —ｔ ｓ ｏ ｔ ｏ ｋ ｒ ａ ｗａ ． ｆ ｅ ｎ ｉｈ ｓｒ ｓ ｓ ｆ ｒ ｃ ｏ ｄ ｙ ｄ ｅ
数值模拟
3 下分层开切眼围岩变形失稳研究3 Study on deformation instability of surrounding rock under Stratified open cut下分层开切眼围岩变形、失稳与破坏由以下两个方面因素影响：第一，由其围岩地质条件决定，下分层开切眼顶板为上分层工作面回采过后跨落的矸石重新压实、稳定、胶结而成的再生顶板，整体稳定性差，具有明显的非连续介质破裂体或块裂体的性质，下分层开切眼两帮煤体与顶板层面的黏结系数及内摩擦角小于一般回采巷道，而与底板层面的黏结系数及内摩擦角则基本相同，这是由于下分层开切眼顶板是破碎矸石，虽经过了压实、稳定、胶结过程，与原始地层沉积的粘结性相比，胶结状态仍比较差；第二，由其巷道工程应力赋存环境决定，下分层回采巷道围岩已经受到上分层回采巷道开挖、上分层回采及附近煤柱的影响，并引起应力的重新分布、部分区域应力集中，临近上分层工作面回采使下分层回采巷道周边应力条件更复杂，围岩更破碎，维护也更困难；第三，由其应力赋存环境决定，下分层开切眼围岩已经受到上分层回采巷道开挖、上分层回采及附近煤柱的影响，并引起应力的重新分布、部分区域应力集中，临近上分层工作面回采使下分层开切眼周边应力条件更复杂，围岩更破碎，维护也更困难。
3.1 下分层巷道掘进前围岩应力分布和变形特征(In Front of the Lower Slice Roadway the Stress Distribution and Deformation Characteristics)3.1.1 数值模拟方案本章采用FLAC3D建立数值计算分析模型，分析上分层回采巷道掘进与工作面回采对底板围岩应力分布和变形特征、下分层开切眼内错距离对巷道围岩应力特性和变形特征影响规律，从而研究下分层开切眼失稳的机理及破坏原因。
根据分析，注浆的目的即是为了加固顶板以及上覆岩层，所以我们通过改变上覆岩层的力学参数来模拟注浆深度对开切眼围岩稳定性的影响。
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／ＧＰａ ５．８ １３．５
６４．０ ４３．８ ２６．２
杜 伟（１９９０—），男，助 理 工 程 师，硕 士 研 究 生，３１２０００浙 江 省 绍兴市。
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在倾斜层状结构软岩巷道的变形破坏研究中， 岩层的厚度和分布、结构面和岩石的物理力学性能 是巷道变 形 破 坏 的 重 要 影 响 因 素。 ＦＬＡＣ３Ｄ数 值 模 拟方法被广泛运用于研究初始应力和侧压系数及巷 道断面 形 状 等 各 因 素 对 巷 道 围 岩 变 形 破 坏 的 影 响［２］；岩体的 强 度、刚 度 和 稳 定 性 受 结 构 面 空 间 分 布和充填物力学特性控制，在急倾斜煤层巷道中软 弱结构面位置处易出现岩层滑移破坏模式［３］；与应 力状态相关的层状岩层变形模量的各向异性是控制
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｌａｒｇｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｃｃｉｄｅｎｔｓｏｃｃｕｒｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｉｎｄｅｅｐｉｎｃｌｉｎｅｄｓｔｒａｔａｒｏａｄｗａｙｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏ ｓｔｕｄｙｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｆａｉｌｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｉｎ４５ｄｅｇｒｅｅｉｎｃｌｉｎｅｄ ｓｔｒａｔａ，ＦＬＡＣ３Ｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｉｎｔｈｅ４５－ｄｅｇｒｅｅｉｎｃｌｉｎｅｄｓｔｒａｔａ．Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｉｅｌｄ，ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄａｎｄｐｌａｓｔｉｃｚｏｎｅｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｉｎｔｈｉｓｔｙｐｅｏｆｒｏａｄｗａｙａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｏｂｔａｉｎｅｄｒｏａｄｗａｙｄｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒｅｎｄｉｓｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｓｉｔｅｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏａｄ ｗａｙｗｉｌｌｃａｕｓｅａｃｅｒｔａｉｎｒａｎｇｅｏｆｒｏｃｋｓｔｒａｔｕｍ ｓｌｉｄｉｎｇ；ｔｈｅｕｎｃｏｎｆｏｒｍｉｔｙｏｆｔｈｅｎｏｒｍａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅ ｒｏｃｋｓｔｒａｔｕｍ ｎｅａｒｔｈｅｒｏａｄｗａｙｗｉｌｌｌｅａｄｔｏｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇａｎｄｓｈｅａｒｉｎｇｏｆｔｈｅｒｏｃｋｓｔｒａｔｕｍ．Ｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｂｉｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｔｈｅｄｉｒｅｃｔｃａｕｓｅｏｆｒｏａｄｗａｙｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ，ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｆａｉｌｕｒｅｌａｗｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｉｎｉｎｃｌｉｎｅｄｒｏｃｋｓｔｒａｔｕｍ ｒｏａｄｗａｙｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ， ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｒｏａｄｗａｙｓｕｐｐｏｒｔｏｆｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｃｔｓ．
ＳｅｒｉａｌＮｏ．６０５ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ．２０１９
现 代 矿 业
ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ
总 第 ６０５期 ２０１９年 ９月第 ９期
４５°倾斜岩层巷道围岩变形破坏的 ＦＬＡＣ３Ｄ 数 值 模 拟 研 究
杜 伟
（绍兴文理学院土木工程学院）
摘 要 深部倾斜岩层巷道大变形事故频发，为研究 ４５°倾斜岩层巷道围岩变形破坏特征和 作用机理，采用 ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟方法研究 ４５°倾斜岩层巷道围岩变形和破坏过程，得到该类型巷道 围岩位移场、应力场和塑性区分布特征云图，数值模拟分析得到的巷道变形趋势与工程现场结果一 致。研究得出：巷道变形过程中会引起一定范围的岩层滑动；巷道附近岩层法向变形不协调导致巷 道周围岩层弯剪破坏，破坏后形成的机动结构体系是巷道变形和失稳的直接原因。根据围岩的变 形和应力分布特征对巷道进行合理开挖和有效支护，可为类似工程的巷道支护提供可靠参考依据。
关键词 ４５°倾斜岩层 围岩变形 ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４６０８２．２０１９．０９．０２４
ＦＬＡＣ３Ｄ ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｎＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＦａｉｌｕｒｅｏｆＳｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ＲｏｃｋｏｆＲｏａｄｗａｙｉｎ４５ＤｅｇｒｅｅＩｎｃｌｉｎｅｄＳｔｒａｔａ ＤｕＷｅｉ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｏｘｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）
杜 伟：４５°倾斜岩层巷道围岩变形破坏的 ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟研究 ２０１９年 ９月第 ９期
围岩变形的另一个重要因素［４］。在工程实践中，不 同岩层接触面处由于材料性质不同会导致岩体工程 响应和均质岩体有所区别。
本研究根据徐州旗山矿为具体工程地质背景， 采用 ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟方法研究 ４５°倾斜岩层巷道围 岩变形和破坏过程，以期为本工程及类似的巷道支 护设计提供可靠的参考依据。
１ 工程地质背景
旗山矿 －１０００ｍ水平北翼轨道联络大巷揭露 的岩性主要为：砂质泥岩、泥岩和砂岩岩组，物理力 学参数如表 １所示。巷道围岩掘进过程中巷道变形 大，呈非对称形态，底臌严重。
表 １ 岩石的物理力学参数
容重 抗压强度 弹性模量 泊松 黏聚力 内摩擦角
岩组 ／（ｋＮ／ｍ３） ／ＭＰａ ／ＧＰａ 比
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ４５°ｉｎｃｌｉｎｅｄｒｏｃｋ，Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＦＬＡＣ３Ｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
煤炭是我国国民经济和能源结构中的主要组成 部分［１］。随着 深 地 战 略 的 推 进 和 地 下 矿 产 资 源 开 采深度的不断增加，深部大倾斜岩层煤矿巷道支护 失效问题频发，特别对于高应力地区，此现象尤为严 重。为解决该问题，需要对深部倾斜岩层煤炭巷道 破坏机理进行系统研究。