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随着浅层煤炭资源的逐步枯竭,深部煤矿的开采愈显重要,尤其是深部复杂环境条件下的巷道,其软弱煤岩的两帮及顶板位移变形大,不易控制。通过对煤岩周围松动圈的分析,可以得出松动圈厚度分布特征,这就为深部巷道软弱煤岩松动圈厚度的计算及参数布置设计奠定了理论基础。本文为分析安徽淮南矿区新集二矿采准巷道松动圈厚度及其分布特征对巷道稳定性的影响,选择了应变软化SS本构模型,进行FLAC3D数值模拟计算,得出巷道松动圈厚度及其分布规律。FLAC3D数值模拟方法的突出特点在于其不受时间、空间、条件的限制,具有较强的灵活性和机动性。首先,要在现场取样,送回实验室做实验,测定围岩的力学参数(弹性模量、泊松比、粘结力和内摩擦角等),选择七个方向(如图4-1)的网格,确定其粘结力,用以判断松动圈的范围,进一步分析在中硬煤岩性条件下,巷道埋深(地应力分别为10MPa、14MPa、18MPa、20MPa)、断面尺寸(4.5m×3.0m、5.5m×4.5m、6.0m×5.5m)对松动圈厚度及其分布特征的影响。现场运用钻孔摄像法对该巷道松动圈厚度进行了实际测量,与数值模拟结果基本相符。并得出下面的结论:(1)在断面相同的条件下,当地应力较小时,巷道两帮的粘结力表现出比较大的状态,会导致破碎块相对较大,以至于划分的网格呈现部分弹塑性状态,巷道的两帮首先被破坏,需要首先加强支护。随着地应力的增加,松动圈也呈逐步增加的趋势,而塑性区的变化相较于松动圈则更大。在巷道底部,地应力对松动圈与塑性区没有太大影响,只有当地应力较大时,才会发生底鼓破坏。(2)在地应力相同的条件下,松动圈厚度变化比较大的区域是在巷道两帮的中心处,而塑性区变化比较大的区域则是在巷道的四角区域。矩形巷道顶帮的松动圈会产生一些列变化,埋深越大,V型的态势越明显,拱式效应越来越不明显。断面越小,拱式效应就越凸出。随着地应力的增大,松动圈的弧度更加饱满,拱式效应更加明显。巷道断面为4.5m×3.0m、5.5m×4.5m时,两者松动圈变化值都在逐步增加,且巷道为6.0m×5.5m时对松动圈距离值变化最为敏感。