煤柱尺寸对逆断层上盘煤层巷道围岩稳定性影响研究

柳研青

【摘 要】利用UDEC数值模拟软件，建立5个二维离散元數值模型，模拟不同煤柱条件下，逆断层上盘煤层巷道围岩的塑性破坏特征、围岩的移近量以及围岩垂直应力分布特征，研究断层煤柱尺寸对逆断层上盘巷道围岩稳定性的影响。研究结果表明：断层煤柱尺寸为5m左右时，逆断层上盘巷道底板塑性破坏严重;围岩塑性区范围及变形量随断层煤柱增大而减小，且近断层帮大于远断层帮。

【关键词】逆断层;煤柱尺寸;侧向巷道;围岩稳定性

中图分类号：TD323      文献标识码：A

0 前言

工作面巷道掘进过程破坏了围岩应力场的平衡状态，引起应力重新分布。当巷道侧向有与之平行的断层时，受断层构造应力的影响，围岩应力分布情况复杂，围岩稳定性降低，导致巷道变形甚至诱发安全事故的发生。断层与巷道之间煤柱尺寸不同时，断层对巷道围岩稳定性的影响也有所不同^[1-10]。因此，研究断层煤柱尺寸对巷道上盘围岩稳定性的影响，对巷道冲击危险的监测与治理具有指导性意义。

本文建立UDEC数值模型，模拟不同断层煤柱尺寸条件下逆断层上盘煤层巷道围岩破坏情况，通过分析开挖后，不同情况下的巷道围岩塑性破坏特征、顶底板及两帮的移近量以及围岩垂直应力分布特征，研究断层煤柱尺寸对逆断层上盘巷道围岩稳定性的影响规律。

1 数值模型及数值模拟设计

模型尺寸为长300m×高150m，模拟煤层埋深400m，巷道宽5m×高4m。逆断层落差4m，倾角60°。断层带宽度2m，分别在逆断层上盘距断层带5m、10m、20m、30m、40m处开挖煤层巷道，共进行5次模拟实验。……