一种深部高应力巷道钻孔卸压参数的数值模拟确定方法

摘要

本发明公开了一种深部高应力巷道钻孔卸压参数的数值模拟确定方法，模拟前先取试验巷道围岩岩样在实验室中进行加卸载试验，拟合得到岩样强度参数与损伤变量的衰减关系，并将其嵌入FLAC^3D内置应变软化本构模型中，以试验巷道实测矿压显现规律作为已知特征值，反演岩体的数值计算模型参数。建立深部巷道钻孔卸压数值计算模型，模拟分析卸压钻孔方位、卸压时机及钻孔参数（直径、长度、间排距）对巷道围岩稳定性的影响规律，提出上述影响卸压效果的各因素的确定方法，完善钻孔卸压技术体系。本发明在确定卸压钻孔参数时考虑了卸压程度与围岩稳定性的相互作用关系，设计的卸压钻孔可在保证围岩稳定的前提下发挥最大卸压效果，方法简单，具有很强的应用价值。

主权项

一种深部高应力巷道钻孔卸压参数的数值模拟确定方法，其特征在于包括以下步骤：1)在工程现场调研阶段，对试验巷道主要进行①围岩矿压数据实时监测和②岩样取芯两项工作；工作①分别采取布置巷道表面位移测站，安设多基点位移计、钻孔测力计、压力测试装置等矿压设备，监测巷道不同深度处围岩位移变化规律、应力演化规律及支护体受力变化规律等内容，采用电磁辐射、地质雷达、钻孔窥视仪等现场测试仪器监测顶板和两帮节理、裂隙、破裂区的扩展演化规律，为数值模拟岩体参数的校验提供现场数据；工作②采用取芯钻对巷道完整岩样进行取芯，为实验室加卸载试验提供测试岩样；2)对步骤1)获得的取芯岩样进行实验室加卸载试验，主要包括①将岩样加载至峰后应变软化段各目标点后卸载，获取不同损伤程度的初始损伤岩样，并测定初始损伤岩样的力学参数；②选取合理的损伤变量评价岩样的损伤程度，拟合得到初始损伤岩样力学参数与损伤变量的函数关系，建立深部巷道围岩强度衰减模型；3)采用FISH编程语言对FLAC^3D软件进行二次开发，将步骤2)获得的围岩强度衰减模型嵌入FLAC^3D软件内置应变软化本构关系中；建立深部巷道开挖数值计算模型，以步骤1)现场实测获得的真实矿压显现规律作为已知特征值，反演得到岩体的数值计算模型参数；4)建立深部巷道钻孔卸压数值计算模型，采用步骤3)获得的岩体参数对模型进行赋参，通过改变卸压钻孔开挖方位、开挖时间、开挖尺寸及开挖密度等工程因素的施工参数，分析各工况下深部巷道围岩应力演化规律及变形破坏特征，选择合理的指标评价巷道的卸压程度，得到卸压参数对深部巷道围岩稳定性的影响规律，从而提出巷道钻孔卸压参数的确定方法。