深部高应力巷道蠕变变形与破坏演化的模型试验研究
都锋
中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁 抚顺 113122
摘要：针对深部开采条件下围岩的强时效性导致的巷道大变形与支护困难问题,以五沟煤矿深部巷道为研究背景,设计了能够真实模拟岩石蠕变特性的相似模型试验,开展了大型物理模型试验研究.试验过程中,首先设置加载应力以模拟深部巷道真实的应力环境,其次采用分步开挖,及时支护与逐级应力增量的模拟方法开展蠕变变形试验.结果表明:在蠕变作用下,巷道垂直收敛约为水平收敛的 2.34 倍,巷道净尺寸最终减小了 47.7%;巷道破坏过程呈现显著的阶段性特征,巷道首先发生底鼓现象,并进一步诱发帮部变形,随后侧壁的持续收敛导致支护结构受挤压而出现凸起,进而造成顶板逐渐下沉,最终引发巷道全断面收敛;围岩损伤的径向特征明显强于切向,破碎区集中在距巷道表面 0～100 mm范围内,其中底板区域损伤最为严重,径向完整性折减系数(IRF)高达 62.8%,侧壁帮部IRF超过 30%,表明该区域的支护尤为关键;围岩应变表现为从表面逐渐向深部扩展的规律,顶板区域最大径向应变增量约为 5 300×10-6;围岩应力状态经历了由压缩转向拉伸的转变,微单元分析揭示了巷道破坏的具体演化顺序为"底鼓诱发巷道帮部变形→巷道帮部收敛致使侧壁凸起→侧壁凸起导致顶板下沉→全断面收敛".
关键词：深部巷道蠕变相似材料模型试验蠕变变形巷道失稳高应力
分类号：TD322(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(U23A20601)
论文发表日期：2025-08-20
在线出版日期：2025-08-18（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 152-161 )
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