新型加固结构对深部巷道动力扰动缓冲效应的数值模拟分析

摘要：

依据应力波理论分析了不同波阻抗介质分界面导致应力波衰减的特性，并建立了能量衰减率与波阻抗比之间的理论关系。基于应力波的这种衰减规律，提出一种新型加强支护结构——加固圈，即通过在巷道围岩内部的环形范围内加固岩体强度，在围绕巷道岩体内形成高强度的环形加固结构。此结构不仅增强了围岩整体强度，而且加固圈的存在能够明显衰减应力波能量，降低对巷道的破坏作用。为进一步验证本结构动力学特征，采用FLAC3D软件建立了相应的数值模型，对比分析了巷道未设置和设置加固圈结构2种情况下受动载扰动后的破坏情况，分别检测了应力波在围岩内的能量衰减特征。结果表明：应力波能量在经过加固圈后发生明显减弱，对巷道造成的破坏作用也降低。理论分析和数值模拟结果同时验证了加固圈结构具有加强支护和削弱动载扰动的双重效果，可以有效地提高围岩的稳定性，降低深部巷道破坏和变形，这为深部围岩控制技术提供了新思路。

关键词：深部巷道、加固圈、波阻抗、能量衰减

分类号：TD32(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金项目51474204，51504235；中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放研究基金项目13KF05；煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室开放课题项目2011DA105287-FW201412

在线出版日期：2015-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：741-747