采矿与安全工程学报 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (4): 741-749.doi: 10.13545 /j.cnki.jmse.2021.0479
深部巷道围岩能量耗散与支护调控效应
王猛，李志学，夏恩乐，李振华，邹永德，韦四江，王襄禹，杨达明
摘要： 煤岩破坏是能量驱动下的一种状态失稳现象，从能量角度描述围岩破坏特征是评价巷道稳定的有效方法之一。 基于双向等压圆形巷道弹塑性解析，以时间为轴线，提出利用弹性和弹塑性变形时的应变能差量表征围岩耗散能，研究初始应力、开挖半径和围岩强度等因素对耗散能演化的影响规律，耗散能随围岩强度增加呈负指数衰减，高强度围岩耗散能小，大量弹性能积聚不利于动力灾害防控；相反，耗散能随初始应力和开挖半径增加呈近似指数关系增长，超过临界值后围岩耗散能急剧增加，从能量角度解释了煤矿巷道临界深度和断面尺寸的物理惫义。 依据锡杆支护预应力扩散原则，研究支护对围岩能量耗散的调控效应，得到耗散能随支护强度加大呈近似负指数关系衰减，其中，大部分耗散能由围岩破坏分担；在“ 支护－围岩＂ 协同变形条件下，给出锡杆支护结构吸能和极限储能的表达式，建立支护调控围岩稳定的能量判据，反演巷道支护参数，成功应用于现场工程实践，取得良好控制效果。 研究成果从调控围岩能量耗散角度给出巷道支护设计的一条新途径，具有较强的工程应用价值。
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