刘书贤+张森林+魏晓刚+路沙沙

摘要：基于工程结构波动及结构动力学理论，建立煤矿采空区岩层的动力学方程，将小型室内相似振动台实验结合ANSYS有限元数值计算，对比分析巷道的地震动力破坏特征。研究发现：在地震作用下，在拱形和圆形巷道的几何中心水平线正负45°区域以及拱形巷道底角处的剪应力、主应力最显著，而在拱形巷道的两底角及顶板处易产生破坏，圆形巷道的顶板产生了裂纹，圆形巷道的最大主应力及剪应力分布偏向右侧；拱形巷道最大主应力偏向右侧，剪应力呈对称分布，拱形巷道的两底角及顶板易产生破坏。在巷道的抗震设计中，可对巷道受力薄弱处加强加固和采取抗震措施，提高巷道的抗震性能。

关键词：巷道；地震波；ANSYS；相似材料实验

中图分类号：P315.9文献标识码：A文章编号：1000-0666（2017）04-0661-07

0引言

煤炭是我国主要能源之一，分别占能源生产和消费总量的76%和69%，是我国国民经济和社会发展不可缺少的物资基础。我国煤炭资源丰富，探明储量达10 202亿吨，其中可开采储量1 891亿吨；目前我国的煤炭产业仍然处在“高开采、低利用、高排放”的状况之中（薛冰，2012）。煤矿不断开采致使煤矿不断深入地下，煤矿巷道的安全问题显得尤为重要。一般情况下，岩体地下工程由于受到岩体介质强约束作用，其抗震性能明显优于地上结构（Lanzano et al，2008）。尽管如此，国内外的震害调查统计发现，由于地震的作用，地下巷道也出现了损伤、破坏。陈晓祥和韦四江（2008）基于柴里矿二水固南轨上山实际的地质情况，应用UDEC数值模拟分析了初始地应力对巷道围岩稳定性的影响。……