摘要：为了探索断层带瓦斯突出对巷道围岩的三维动力效应问题,基于峰值超压和速度方程等波动基本理论,结合大平煤矿10·20瓦斯突出事故,应用LS-DYNA与LS-Pre Post有限元软件,对冲击波传播特征以及巷道围岩的破坏规律进行数值模拟。研究结果表明:(1)沿巷道轴向,在扇形冲击波前锋与巷道顶板交界部位,岩体冲击质点的动力响应最为明显,速度峰值可达到78.015 cm/s,构成巷道围岩最大破坏区;最大破坏区前方为冲击波作用的盲区,岩体动力响应比较弱,本案例盲区长度约为2.1 m;最大破坏区后方为冲击波作用的衰减区。衰减区内围岩仍有侵蚀现象,本案例侵蚀区极限长达280 m。(2)在巷道横向剖面上,冲击波对巷道侧壁的侵蚀相对较轻。距离掌子面120 m范围内,顶板节点的速度和位移峰值均比侧壁节点的相应值高2~4倍;而120 m以外,顶板和侧壁的速度与位移值逐渐趋于相同。(3)当岩体较为软弱时,其冲击质点振幅较大。当岩体弹性模量减小到0.05 GPa时,振幅已增加到64.776 mm,巷道破坏效应也相应增大。而硬岩中的冲击波衰减较慢,容易诱发地(矿)震。

关键词：采矿工程 断层瓦斯突出 巷道围岩 冲击波 三维动力效应 

单位：郑州大学水利与环境学院