采矿与安全工程学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (2): 318-329.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0409

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采动影响下巷道围岩塑性区扩展特征及变形机制

田芯宇,王卫军,马谕杰,袁超,舒仕海,葛莎   

  1. 湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201
  • 出版日期:2026-03-15 发布日期:2026-03-18
  • 通讯作者: 王卫军,E-mail: wjwang@hnust.edu.cn,Tel: 13973269040
  • 作者简介:田芯宇(1996— ),女,湖南省湘西土家族苗族自治州人,博士研究生, 从事岩石力学与岩层控制方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(U24A2086,52374088,52274080)

Expansion characteristics and deformation mechanism of plastic zone of roadway surrounding rock under the influence of mining

  • Online:2026-03-15 Published:2026-03-18

摘要: 为进一步探讨采动巷道在支承压力作用下的破坏机理,以3种典型的应力主导类型巷道为研究对象,综合采用数值模拟试验及理论分析,研究各类巷道在采动影响下塑性区发生二次扩展的演化特征,揭示采动影响下各类动压巷道的围岩变形机制。结果表明:巷道开挖后围岩形成的初始塑性区形态与原岩地应力分布有关,采动影响下不同应力主导类型巷道塑性区二次扩展呈现不同的演化特征。双向等压巷道围岩塑性区呈现圆形—椭圆形—蝶形演化特征;垂直应力主导巷道塑性区始终表现为蝶形形态;水平应力主导巷道塑性区由竖向蝶形演化为水平椭圆形。应力由巷道围岩浅部向深部呈现先增加后减小的梯度变化趋势,偏应力集中程度越大,围岩变形破坏程度越大。围岩偏应力分布形态与塑性区具有对应关系,塑性区二次扩展与采动前后的偏应力环境相关,其形态特征是在初始不可逆塑性区基础上叠加采动作用产生的塑性区再扩展形式。根据塑性区二次扩展机制,获得采动影响下不同应力主导类型巷道围岩变形规律,水平应力主导巷道围岩变形量最小,等压巷道次之,垂直应力主导巷道最剧烈,基于此提出差异化支护方式,通过预判塑性区形态,抑制塑性区扩展,加强塑性区扩展剧烈部位的支护,实现巷道围岩稳定控制。

关键词: 采动影响, 塑性区, 二次扩展, 偏应力, 围岩变形

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