井工矿生产工作中往往会根据不同的生产任务,掘进开挖不同埋深、不同形状和不同断面尺寸的巷道。巷道围岩的变形破坏密切关系到井工矿的安全生产。本文通过巷道围岩位移的量纲分析发现巷道围岩的位移随着埋深或巷道断面尺寸改变而呈有规律的变化,具体的规律关系通过颗粒流(PFC)数值模拟试验研究。基于颗粒流软件进行了不同埋深和不同断面尺寸的直墙半圆拱巷道、正方形巷道的开挖模拟;针对PFC通过history监测位移精度不足的问题,通过fish语言编写了计算围岩精确位移并输出位移的代码;并从位移、应力、能量等几个方面,研究了巷道围岩随巷道埋深、断面尺寸变化时的变形破坏情况和变形破坏规律。取得了如下主要结论:(1)巷道变形破坏随埋深、断面尺寸的增加而变严重。直墙半圆拱巷道变形、破坏主要发生在直墙与半圆拱连接位置、帮下部与底角位置;正方形巷道主要发生帮部围岩鼓出、崩落和巷道对角位置围岩破裂等变形破坏。(2)若巷道断面尺寸不变,随着埋深增加,巷道围岩顶底部、顶角位置围岩的竖向位移与埋深有较好的线性关系,巷道底角和帮部围岩的竖向位移与埋深在一定埋深内有线性关系。但巷道围岩的水平位移与埋深的拟合关系不明显。(3)若埋深不变,随着巷道断面尺寸增加,直墙半圆拱巷道和正方形巷道顶底部围岩的竖向位移均与断面特征尺寸(巷道宽度、边长)有较好的线性关系。直墙半圆拱巷道的45°顶角位置围岩的竖向位移与断面特征尺寸也有较好的线性关系。(4)巷道围岩的竖向应力在帮部围岩最大;直墙半圆拱巷道的水平应力在底角围岩最大;正方形巷道的水平应力在顶底角围岩最大。随着埋深增加,侧压力系数不变的情况,巷道周边岩体的竖向应力和水平应力与埋深有线性关系。(5)巷道开挖引起的围岩能量发展变化分为能量释放、能量恢复和能量稳定三个阶段。巷道围岩的能量变化量与巷道埋深之间有二次函数的拟合关系,巷道围岩的能量变化量与巷道断面面积有一次函数的线性拟合关系。