深部矿井动压回采巷道围岩大变形破坏机理

袁越^1,2,3，王卫军^1,2,3，袁超³，余伟健³，吴海^1,2，彭文庆³

1. 南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室2. 煤矿安全开采技术湖南省重点实验室3. 湖南科技大学资源环境与安全工程学院

摘 要：针对深部动压回采巷道的大变形失稳破坏及其控制难题,建立了深部动压环境下圆形巷道力学模型,导出了塑性区边界隐性方程式。在此基础上,对深部动压巷道塑性区形态演化规律进行深入分析,阐明了第I类及第II类蝶形塑性区形成的力学条件,界定了塑性区恶性扩展及其临界的定义,揭示了深部动压回采巷道的变形破坏机理。结果表明,开采动压影响比常规条下围岩更易产生蝶形塑性区,且蝶叶发育尺寸、塑性破坏范围更大。随着动压影响的增强,巷道区域应力场成为超常规的超高应力场,巷道顶底、两帮的塑性破坏进一步向深部扩展,变形加剧,致使塑性区恶性扩展,最终造成围岩大变形破坏。对于深部动压回采巷道的设计、支护应充分考虑如何避免或降低动压的影响,改善围岩应力环境,减小蝶叶塑性破坏深度,以便更好地维护巷道。

关键词：深部矿井;动压回采巷道;大变形;破坏机理;塑性区;