巷道围岩蝶形塑性区蝶叶方向性形成机制及工程应用

李 季，强旭博，马念杰，张荣光，李 博

(1.西安科技大学 能源学院，陕西 西安 710054; 2.中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院，北京 100083)

一直以来，巷道矿压理论分析的基础是经典的支承压力理论，其核心是利用支承压力集中系数来反应围岩所处应力场的大小，但并未涉及围岩所处应力场的方向。由于该理论具有简单易行的优点，在巷道矿压理论分析中被广泛应用并发挥了重要的作用。然而，相关研究和实践表明[1]，深部巷道在受到大埋深和强采掘的影响下，其所处应力场会变得相对复杂，其复杂性不仅体现在应力场大小的增减，而且其应力场方向也会发生改变[2-3]，进而导致深部巷道出现一些新的巷道矿压现象，例如矩形巷道尖角处围岩变形破坏并非最严重、巷道围岩呈现非均匀变形破坏特征等[4-7]。众所周知，地下巷道围岩的变形破坏是由围岩产生的塑性区引起的，塑性区的形态和范围决定了围岩变形破坏的模式和程度，而塑性区的产生是围岩所处应力场和自身力学性质共同作用的结果。此时，采用经典支承压力理论进行分析时，便会忽视应力场方向对深部巷道围岩塑性区分布特征的影响，导致其无法很好地解释深部巷道出现的一些新的矿压现象。因此研究应力场方向对围岩变形破坏特征的影响对于深部巷道矿压理论分析具有重要的理论意义。

针对应力场方向对巷道围岩变形破坏的影响，国内外学者先后进行了有益地探索。……