冲击载荷作用下巷道支护围岩体系动力响应 (2014年)

为提高深部巷道支护围岩体系的安全性,应用FLAC3D软件分析了井下巷道在冲击载荷作用下的速度响应和应力、位移演化规律,以及冲击波在支护围岩体系中的传播及衰减规律.结果表明:冲击波作用下,巷道两边帮最大水平速度达1.6m/s,U型钢支护使巷道整体支撑能力增强,同时减小了巷道变形.通过数值计算研究冲击载荷对巷道稳定性的影响,有助于进一步认识冲击载荷对深部巷道支护围岩体系作用机理. 在当前的矿产资源开采活动中，随着开采深度的不断增加，巷道承受的冲击载荷问题日益凸显，严重威胁到巷道的稳定性和安全性。为了应对这一挑战，研究人员通过FLAC3D软件对井下巷道在冲击载荷作用下的动力响应进行了系统的数值模拟分析。本文旨在探讨该研究的成果及其对深部巷道支护围岩体系安全性的影响。 在深部巷道中，冲击载荷的突然施加会引起岩体的动态响应，包括速度响应、应力变化和位移演化。通过精确的数值模拟，研究人员能够量化这些响应参数，进而评估冲击载荷对巷道稳定性的影响。研究结果表明，在冲击波作用下，巷道两帮的最大水平速度可以达到1.6m/s。这样高的速度意味着冲击波对巷道结构带来的应力和变形是不容忽视的，如果没有恰当的支护措施，巷道可能会发生严重的变形甚至破坏。 U型钢支护结构的引入显著提高了巷道的整体支撑能力，并且有效地减小了冲击载荷引起的巷道变形。U型钢作为支护结构，其良好的力学性能和适应性在面对动态荷载时表现出明显优势。研究发现，通过合理设计和部署U型钢支护，可以有效分散冲击载荷，减缓应力集中，保护巷道免受破坏。 除了支护结构的设计优化，研究还深入探讨了冲击波在支护围岩体系中的传播和衰减规律。冲击波在围岩体系中的传播并不是简单的直线运动，而是会受到岩体不均匀性、裂隙发育程度等因素的影响，导致冲击波能量的扩散和衰减。通过理解这一传播衰减过程，可以对巷道的动态响应作出更准确的预测，从而为支护设计提供科学依据，优化支护结构布置，提高巷道整体稳定性。 数值计算方法为深入研究冲击载荷对深部巷道支护围岩体系作用机理提供了强有力的支持。该方法不仅可以用于评估不同支护结构方案的效果，还可以预测在特定冲击载荷条件下的巷道行为。这对于制定有效的防冲支护措施和提升矿井的长期运行安全性具有重要意义。 该研究对于提高深部巷道安全性具有重要的现实意义。在冲击载荷环境中，巷道的稳定性直接影响到矿工的生命安全和矿井的生产效率。通过数值计算研究，我们能更准确地预测和控制巷道在冲击载荷下的动力响应，为工程设计和安全评估提供理论支持。 此外，这项研究也强调了自然科学在解决复杂工程问题中的作用。特别是计算机模拟技术的应用，为现代工程研究提供了一个强大的工具，使研究人员能够模拟复杂的地质环境和各种载荷作用下的工程响应。这不仅提升了我们对工程问题的理解，也为工程实践提供了更加科学、合理的解决方案。随着计算技术的不断进步，未来在矿业工程领域，数值模拟技术必将发挥更加重要的作用。