采矿巷道围岩变形机制数值模拟研究

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1、第30卷第3期岩土力学、，0l-3ONO．32009年3月RockandSoilMechanicsMar．2009文章编号：1000-7598(2009)O3一O654一O5采矿巷道围岩变形机制数值模拟研究周传波，郭廖武2，姚颖康，尹小鹏2，姜守俊(1中国地质大学(武汉)工程学院，武汉430074；2．武钢矿业公司，武汉430080)摘要：研究了大冶铁矿龙洞一62m、一74m水平采矿巷道开挖后的二次应力分布及巷道变形机制。首先根据现场工程地质勘查和室内岩石力学试验对巷道围岩进行了工程地质分组和岩石力学参数确定；在此基础上运用FLAC3D数值模拟软件研究了巷道开挖后的应力应变状态，分析了围岩变形

2、机制；并根据一74m水平采矿巷道的收敛监测数据对比验证了数值模拟结果。研究结果表明，围岩条件不同的采矿巷道其二次应力分布影响范围有所差异，但围岩主应力总体上表现为由巷道边墙中下部位的压应力集中带逐步过渡到拱顶、底板一定范围内的拉应力集中带。关键词：采矿巷道；二次应力分布；变形机制；数值模拟；收敛监测中图分类号：TB115文献标识码：ANumericalsimulationofwallrockdeformationmechanismofminingtunnelZHOUChuan．bo，GUOLiao—WU，YAOYing．kang，YINXiao．peng，JIANGShou-jun(1Engi

3、neeringFaculty,ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074，China；2MiningCompanyofWuhanSteelandIronCo．Ltd．，Wuhan430080，China)Abstract：Thesecondarystressdistributionanddeformationmechanismofexcavatedminingtunnelof一62m一74minDayeminearestudied．Firstly，thewallrocksoftunnelaregroupedtodifferentengineeringgeo

4、logygroups；andtherockmechanicalparametersofwallrockaredeterminedbasedongeologicalinvestigationoffieldengineeringandindoorrockmechanicalexperiment．ThestateofstressandstrainofexcavatedtunnelissimulatedbyFLAC3D；andthewallrockdeformationmechanismisalsoanalyzed．Thenumericalsimulationresultsarevalidatedby

5、convergencemonitoringdataof一74mminingtunne1．TheresultsshowthattherangesofsecondarystressdistributionhavedifferencescorrespondingtOdiferentwallrockconditionsofminingtunnel；buttheprincipalstressdistributiontransitsfromcompressivestresscentralizedinminingtunnelsidewalltotensilestresscentralizedinmining

6、tunnelvaultandfloor．Keywords：miningtunnel；secondarystressdistribution；deformationmechanism；numericalsimulation；convergencemonitoring于燕山期岩浆岩(闪长岩)与三迭系下统大冶群灰1引言岩接触带中，矿体赋存条件复杂。该矿井下车问在无底柱分段崩落法自20世纪60年代中期在我采用无底柱分段崩落法回采作业时，部分地段遇到国开始使用以来，因该方法具有开采强度大、作业的最大难题是采场地压剧烈显现，因此，导致大量效率高、成本低和生产安全等优点，在金属矿山迅巷道破坏跨冒，炮孔挤压变

7、形严重，使得回采爆破速得到推广l1】。该方法的主要特点是回采巷道数量作业难以进行J。多、工程量大、凿岩、爆破、出矿等回采作业均在针对上述实际情况，在相关研究的基础上-4J，同一回采进路内顺序进行。因此，全面客观地了解以大冶铁矿龙洞采区一62m、一74m水平两条不同采场地压分布规律和围岩变形机制是维护采矿巷道围岩条件的采矿巷道为研究对象，采用现场勘察分稳定顺利回采矿石的前提和基础。析、室内数值模拟研