過斷層巷道頂板應(yīng)力分布規(guī)律的數(shù)值模擬研究

1、3 過斷層巷道頂板應(yīng)力分布規(guī)律的數(shù)值模擬研究3.1 概述我國煤炭資源豐富，賦存條件十分復(fù)雜，斷層是影響煤礦開采的重要地質(zhì)因素,斷層破壞了巖層的連續(xù)性和完整性，導(dǎo)致斷層周圍的應(yīng)力分布差異性大；對于過斷層的回采巷道，其頂板應(yīng)力分別更是復(fù)雜，不能準(zhǔn)確得到圍巖應(yīng)力與位移的詳細(xì)解析解。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)值計(jì)算方法得到了長足的進(jìn)步，復(fù)雜的工程問題可采用離散化的數(shù)值計(jì)算方法并借助于計(jì)算機(jī)得到滿足工程要求的數(shù)值解，各類數(shù)值分析程序應(yīng)運(yùn)而生，已成為巖體力學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)計(jì)算的重要手段。因此，本次實(shí)驗(yàn)決定用數(shù)值模擬，以期從過斷層回采巷道的位移場、塑性區(qū)及應(yīng)力場的變化，來驗(yàn)證相似模擬得出的規(guī)律。3.2 F

2、LAC3D軟件簡介FLAC3D采用的“顯式拉格朗日”算法和“混合離散分區(qū)”技術(shù)，能夠非常準(zhǔn)確的模擬材料的塑性破壞和流動，由于無須形成剛度矩陣，因此，基于較小內(nèi)存空間就能夠求解大范圍的三維巖土工程問題。由于采用了自動慣量和自動阻尼系數(shù)，克服了顯式公式存在的小時間步長的限制以及阻尼問題。所以，F(xiàn)LAC3D是一個求解三維巖土問題的最理想工具之一。FLAC3D有良好的前處理功能，計(jì)算時程序自動將模型剖分成六面體單元，每個單元都可以有自己的材料模型，材料可以在外力及應(yīng)力場的作用下發(fā)生屈服流動，節(jié)點(diǎn)的位置也會隨著模型的屈服流動而發(fā)生改變（大變形時），因此，F(xiàn)LAC3D在模擬大變形問題上有其獨(dú)到之處。FLA

3、C3D包含了三維網(wǎng)格自動生成器，通過匹配、連接，由網(wǎng)格生成器生成所需要的網(wǎng)格。生成器還能夠自動產(chǎn)生交叉結(jié)構(gòu)區(qū)域網(wǎng)格（如相交巷道）。另外，為方便用戶劃分網(wǎng)格，F(xiàn)LAC3D提供了12種原始模型（primitive mesh），使得用戶能根據(jù)工程實(shí)際更為快捷方便的建立理想的計(jì)算模型。FLAC3D的后處理功能也非常強(qiáng)大，用戶可以根據(jù)需要通過相應(yīng)的操作命令打印或者繪制出自己所需的數(shù)據(jù)或者圖形。FLAC3D還具有記錄追蹤功能（history），使得用戶可以很方便的得到所需參數(shù)在計(jì)算過程中的發(fā)展曲線或者得到多個參數(shù)之間的相互關(guān)系曲線。針對不同的材料，F(xiàn)LAC3D軟件提供多達(dá)10種材料模型，能更真實(shí)地模擬實(shí)際

4、材料的力學(xué)行為。同時，F(xiàn)LAC3D中包含靜力、動力、蠕變、滲流、溫度等5種計(jì)算模式，并且還可以進(jìn)行多模式的耦合分析。另外，F(xiàn)LAC3D可以模擬多種巖土工程地質(zhì)不連續(xù)面，包括斷層、節(jié)理等以及常見的多種支護(hù)形式，例如梁（beam）、錨桿（索）（cable）、樁（pile）、殼（shell）等。FLAC3D還包含一個強(qiáng)有力的程序語言FISH，能夠使用戶定義新的變量和函數(shù)。為特定需要的用戶提供了一個專門工具45。對于過斷層回采巷道頂板應(yīng)力和變形較復(fù)雜的特點(diǎn)，非常適合于用FLAC3D軟件進(jìn)行數(shù)值模擬研究。3.3 本構(gòu)模型選擇3.3.1 巷道圍巖巖體本構(gòu)模型選擇巷道圍巖巖體屬于彈塑性地質(zhì)材料，本構(gòu)模型采用

5、理想彈塑性本構(gòu)模型。本研究對巷道圍巖巖體采用莫爾-庫侖屈服準(zhǔn)則： (31)式中：、分別是最大和最小主應(yīng)力；c，分別為巷道圍巖巖體的粘結(jié)力和摩擦角。當(dāng)時，巷道圍巖巖體將發(fā)生剪切破壞。在材料達(dá)到屈服極限后，在恒定應(yīng)力水平下產(chǎn)生塑性變形。在拉應(yīng)力狀態(tài)下，如果拉應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度，材料將發(fā)生破壞。3.3.2 煤體本構(gòu)模型選擇煤層開采后，應(yīng)力重新分布，煤柱最大主應(yīng)力相對初始最大主應(yīng)力升高，而最小主應(yīng)力卻降低。圍巖應(yīng)力由三向應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槎驊?yīng)力狀態(tài)，煤柱周邊在一定時刻即處于二向應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)煤柱周邊的應(yīng)力超過煤體本身的強(qiáng)度極限時，煤柱即發(fā)生破壞。煤柱破壞后仍具有一定的殘余強(qiáng)度，隨著塑性變形的增加，等隨

6、之減少。應(yīng)變軟化模型用于模擬非線性材料的軟化行為，模型的實(shí)現(xiàn)基于莫爾庫侖模型中參數(shù)的變化，這些參數(shù)都是塑性偏應(yīng)變的函數(shù)。與莫爾庫侖模型的不同點(diǎn)在于應(yīng)變軟化模型在塑性屈服開始時，粘聚力、內(nèi)摩擦角具有變軟的可能性，把粘聚力、內(nèi)摩擦角定義為測量塑性剪切應(yīng)變參數(shù)的分段性函數(shù)。塑性剪切應(yīng)變由剪切硬化參數(shù)eps測量，其增量形式如下：eps 式中：emps=。在應(yīng)變軟化模型中可以把粘聚力、內(nèi)摩擦角定義為全應(yīng)變中的塑性應(yīng)變部分eps的函數(shù)，見圖3-1，在FLAC3D程序中調(diào)整為線性變化的參數(shù)，見圖32圖31 粘聚力（a）和摩擦角（b）隨塑性應(yīng)變的變化Fig.3-1 Variation of cohesion(

7、a) and friction angle(b) with plastic strain圖32 由線性線段近似表示的粘聚力（a）和摩擦角（b）Fig.3-2 the cohesion (a) and friction(c) by linear segments approximative對于煤柱，英國Sallamon和Munio搜集了97個穩(wěn)定煤柱和27個失穩(wěn)煤柱的實(shí)際資料，得到煤柱計(jì)算式46： （33） 為煤柱應(yīng)力，單位為Mpa；為邊長1ft的立方體煤柱的單軸極限應(yīng)力，單位為Mpa；為煤柱寬度，單位為m；h為煤柱高度，單位為m。Salamon 47采用FLAC3D對不同采高比進(jìn)行模擬，通過改

8、變值的方式得到一系列曲線，見圖33：圖33 模擬煤柱強(qiáng)度與經(jīng)驗(yàn)公式強(qiáng)度曲線Fig.3-3 Curve of simulated coal pillar strength and empirical formula strength 圖34 煤柱應(yīng)力應(yīng)變曲線Fig.3-4 Stress-strain curve of coal pillar從圖33中可看出，當(dāng)煤柱峰值粘結(jié)強(qiáng)度2.2MPa改變率為50MPa/時與經(jīng)驗(yàn)公式擬合較好。對煤柱分別采用莫爾庫侖模型與應(yīng)變軟化模型分別進(jìn)行模擬得到如圖34曲線：應(yīng)變軟化模型求出了符合實(shí)際的應(yīng)力應(yīng)變曲線，煤柱模型可采用應(yīng)變軟化模型，巷道開挖時，兩側(cè)的實(shí)體煤也應(yīng)按

9、照上述方法取值。3.3.3 斷層的模擬斷層采用interface單元來模擬，屈服準(zhǔn)則采用莫爾庫侖準(zhǔn)則。interface單元能模擬斷層的切向滑動和法向裂開變形，能夠真實(shí)反映現(xiàn)場實(shí)際的地質(zhì)情況和斷層破壞特點(diǎn)。3.4 計(jì)算模型設(shè)計(jì)3.4.1 模型的設(shè)計(jì)原則建立數(shù)學(xué)和力學(xué)模型是數(shù)值分析的首要任務(wù)，模型設(shè)計(jì)是否合適是能否獲得數(shù)值分析準(zhǔn)確結(jié)果的前提條件。模型的設(shè)計(jì)，必須遵循下列原則: 影響巷道圍巖變形破壞的因素很多，而自然巖體是十分復(fù)雜和多變的。設(shè)計(jì)模型時，要完全考慮各種影響因素是不可能的。為進(jìn)行數(shù)值分析的需要而進(jìn)行合理的抽象、概化，是完全必要的。因此，模型的設(shè)計(jì)，必須突出斷層影響的主要因素，并盡可能多

10、地考慮其它次要影響因素。 模型是由實(shí)體簡化而不失真，模型的設(shè)計(jì)，必須能夠很好地反映材料的物理力學(xué)性態(tài)，如材料的不均勻性、不連續(xù)性、各向異性、弱而影響及非線性、低抗拉等特性。 地下工程實(shí)際上是半無限域問題，但數(shù)值模擬只能是在有限的范圍內(nèi)進(jìn)行。模型的設(shè)計(jì)，必須考慮其邊界效應(yīng)，選擇適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件以消除邊界效應(yīng)。 任何地下工程問題都具有時空特性，模型的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮巷道圍巖內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變的動態(tài)變化，充分考慮巷道開挖后現(xiàn)場的仿真效果。 模型的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到數(shù)值計(jì)算的方便，同時必須考慮計(jì)算機(jī)的內(nèi)存及處理速度。模型設(shè)計(jì)既要保證軟件正常運(yùn)算，不產(chǎn)生歧異結(jié)果，計(jì)算機(jī)運(yùn)行正常。3.4.2 計(jì)算趨于的確定考慮到本次模型建

11、模的復(fù)雜性，同時為了使模擬更能反應(yīng)出規(guī)律普遍性，從而驗(yàn)證相似模擬所得規(guī)律；決定對過逆斷層巷道進(jìn)行定性分析。因此在模擬巖層時決定使其簡單化，賦予過斷層巷道頂板以上和底板底板以下同一種巖性（砂質(zhì)泥巖），來研究巷道過逆斷層情況下的應(yīng)力分布規(guī)律。數(shù)值模擬試驗(yàn)以垂直穿越逆斷層的回采煤巷為模擬對象，上盤和下盤巷道落差為4.5m，斷層面傾角為60°，從斷層的下盤開挖巷道，并掘過斷層。巷道埋深548m，模擬巷道為煤巷，斷面為梯形：上寬3.1m、下寬4.43m、高2.55m。直接頂和直接底均為砂質(zhì)泥巖，普氏硬度系數(shù)f7.6；巷道支護(hù)方案同相似模擬。巷道從下盤開挖后，包括頂?shù)装逶趦?nèi)的圍巖原始應(yīng)力要發(fā)生變

12、化，產(chǎn)生變形、移動乃至破壞。根據(jù)模型的設(shè)計(jì)原則，決定選擇的計(jì)算區(qū)域?yàn)?0m×30m×40m。3.4.3 單元網(wǎng)格的劃分為了研究巷道的變形和超前應(yīng)力情況，巷道圍巖巖體的單元劃分為六面體單元，為了保證計(jì)算的必要精度，劃分的單元網(wǎng)格盡量均勻。網(wǎng)格劃分模型如下圖3-7和圖3-8所示： （a） （b）圖3-7斷層模型Fig.3-7 Model with fault （a）方案1模型； （b）方案2模型3.4.4 邊界條件和載荷模式模型采用的加載方式為先加載后開挖，模型四周邊界均施加水平位移約束，底邊界均施加水平位移及垂直位移約束，上部邊界為自由面，上部邊界以上的巖層作為外荷載施加在模

13、型的上邊界。3.4.5 巖體力學(xué)參數(shù)煤巖體力學(xué)參數(shù)由實(shí)測及同礦區(qū)同一巖層類比得到；計(jì)算所采用的力學(xué)參數(shù)如表31所示。斷層面物理性質(zhì)為:內(nèi)摩擦角為13°，法向剛度kn為1.5e9Pa，切向剛度ks為0.5e9Pa，粘聚力為0.02e6Pa表3-1 巖體物理力學(xué)性質(zhì)Tab3-1 Physical and mechanical property of the rock mass巖性抗拉強(qiáng)度（MPa)體積模量(GPa)剪切模量(GPa)內(nèi)摩擦角（°）內(nèi)聚力(MPa)砂質(zhì)泥巖2.65.22.4323.5煤層0.12.01.02310.2砂質(zhì)泥巖2.65.22.4323.5注：斷層的法

14、向剛度：1.5GPa ,切向剛度：0.5GPa, 內(nèi)摩擦角：13°，內(nèi)聚力：0.02MPa3.4.6 模擬方案根據(jù)研究的內(nèi)容，數(shù)值模擬計(jì)算按以下2個方案進(jìn)行。方案1：模擬從斷層下盤開挖時，斷層前以15°挑頂起坡至斷層面與上盤煤層交界處，再沿煤層掘進(jìn)的回采巷道，每次掘進(jìn)量為10m，共分八次掘完，觀測掘進(jìn)后巷道超前應(yīng)力、位移及塑性區(qū)的變化。方案2：模擬從斷層下盤開挖時，直接通過斷層后在斷層處以15°挑頂起坡至上盤的回采巷道，每次掘進(jìn)量為10m，共分八次掘完，觀測掘進(jìn)后巷道超前應(yīng)力、頂板位移及塑性區(qū)的變化。3.4.7 測點(diǎn)布置模型主要觀測整個巷道頂板的應(yīng)力變化、頂板位移

15、及兩幫位移變化情況。為此設(shè)置了13個測點(diǎn)，其測點(diǎn)布置位置圖如圖3-8和圖3-9。圖3-8 方案1監(jiān)測點(diǎn)布置Fig.3-8 The surveying point layout of scheme 1圖3-9方案2監(jiān)測點(diǎn)布置方案Fig.3-9 The surveying point layout of scheme 23.5 數(shù)值模擬結(jié)果及分析3.5.1 方案1和方案2的數(shù)值模擬結(jié)果（1）方案1和方案2的塑性區(qū)云圖a方案一 b方案2 圖3-10塑性區(qū)云圖 Fig.3-10 the nephogram plastic zone（2）方案1和方案2的超前應(yīng)力分布圖圖3-11方案1巷道各點(diǎn)Z方向超前應(yīng)

16、力變化曲線圖Fig.3-11 A curve about the Z axes advanced stress of some points in the roadway of scheme 1 圖3-12方案2巷道各點(diǎn)Z方向超前應(yīng)力變化曲線圖 Fig.3-12 A curve about the Z axes advanced stress of some points inthe roadway of scheme 2 圖3-13方案1巷道各點(diǎn)X方向超前應(yīng)力變化曲線圖Fig.3-12 A curve about the X axes advanced stress of some poin

17、ts inthe roadway of scheme 1 圖3-14方案2巷道各點(diǎn)X方向超前應(yīng)力變化曲線圖Fig.3-12 A curve about the X axes advanced stress of some points inthe roadway of scheme 2 （3）方案1和方案2的巷道各監(jiān)測點(diǎn)Z方向位移變化曲線圖和右?guī)妥兓€圖3-15方案1巷道各監(jiān)測點(diǎn)Z方向位移變化曲線圖Fig.3-15 A curve about the Z axes displacement of some points in the roadway of scheme 1 圖3-16方案2巷

18、道各監(jiān)測點(diǎn)Z方向位移變化曲線圖Fig.3-16 A curve about the Z axes displacement of some points in the roadway of scheme 2 圖3-17方案1巷道各監(jiān)測點(diǎn)右?guī)臀灰谱兓€圖Fig.3-17 A curve about the right side displacement of some monitor points in the roadway of scheme 1 圖3-18方案2巷道各監(jiān)測點(diǎn)右?guī)臀灰谱兓€圖Fig.3-17 A curve about the right side displacemen

19、t of some monitor points in the roadway of scheme 2 方案1和方案2結(jié)果分析：塑性區(qū)分布特征從方案1過斷層巷道頂?shù)装逅苄詤^(qū)分布圖來看，在靠近巷道頂?shù)装宓闹苯禹敽偷子幸徊糠制茐臑榧羟星屠烨?，在深部為剪切屈服，在斷層上下盤交接處為剪切屈服；過斷層巷道整體頂?shù)装逅苄詤^(qū)云圖大致以巷道中心線為軸成對稱分布，在斷層處被分割。巷道正常掘進(jìn)時頂?shù)匕鍘r體屈服程度大致成對稱分布；起坡后至斷層附近頂板塑性區(qū)面積大于底板塑性區(qū)面積，頂板剪切屈服較大。整體規(guī)律為：隨著巷道向斷層方向的開挖，頂板塑性區(qū)逐漸增大，到巷道起坡接近斷層期間達(dá)到最大，隨后逐漸減小至正常；底

20、板分布也大致成此規(guī)律。從方案2過斷層巷道頂?shù)装逅苄詤^(qū)分布云圖來看，在靠近巷道頂?shù)装宓闹苯禹敽偷子幸徊糠制茐臑榧羟星屠烨?，在深部為剪切屈服，在斷層上下盤交接處為剪切屈服；過斷層巷道整體頂?shù)装逅苄詤^(qū)云圖大致以巷道中心線為軸成對稱分布，在斷層處被分割。其各段規(guī)律為：在斷層下盤，頂板剪切屈服程度要大于底板剪切屈服程度，在上盤，從斷層處剪切屈服程度頂?shù)装逯饾u趨于平衡。整個巷道以剪切屈服為主。比較：從方案1和方案2塑性區(qū)云圖可以比較出：在斷層下盤，方案1過斷層巷道頂板剪切屈服塑性區(qū)潛在不穩(wěn)定性區(qū)域明顯大于巷道2塑性區(qū)范圍；因此對于整個巷道頂板穩(wěn)定性較差的巖體推薦用方案2較合適。在斷層上盤，方案2過

21、斷層巷道頂板剪切屈服塑性區(qū)潛在不穩(wěn)定性區(qū)域明顯大于巷道1塑性區(qū)范圍；因此對于整個巷道底板巖體巖性較差的巷道用方案1較好。Z方向超前應(yīng)力分布特征從方案1過斷層各開挖段的巷道各點(diǎn)Z方向超前應(yīng)力分布圖可以看出：斷層下盤在斷層下盤隨著巷道的開挖，在開挖處前方和斷層處都會形成一個超前應(yīng)力集中點(diǎn)。開挖處前方的超前應(yīng)力集中點(diǎn)隨著巷道的開挖逐漸增大，在斷層處附近達(dá)到最大，此時超前應(yīng)力集中點(diǎn)的成因可以認(rèn)為是斷層的影響和掘進(jìn)的影響造成的。斷層下盤最大應(yīng)力點(diǎn)的存在與相似模擬結(jié)果一致。斷層上盤在斷層上盤，由于斷層的存在，每次開挖都會形成一個超前應(yīng)力點(diǎn)，且這個超前應(yīng)力點(diǎn)隨著下盤巷道的開挖逐漸增大，至巷道掘過斷層時達(dá)到最

22、大值。這個最大值的形成也是斷層的存在和掘進(jìn)的影響所形成的。斷層上盤最大應(yīng)力點(diǎn)的存在與相似模擬結(jié)果一致。巷道各點(diǎn)超前應(yīng)力最大值分布特征把巷道各開挖段最大超前應(yīng)力連成曲線圖可知，在斷層下盤超前應(yīng)力值隨著巷道沿著逆斷層的掘進(jìn)逐漸增大，在斷層附近達(dá)到最大值，然后逐漸減小。穿過斷層后，超前應(yīng)力先逐漸增大到最大，再逐漸減小至正常掘進(jìn)情況下。其分布特征與相似模擬各點(diǎn)最大超前應(yīng)力分布特征一致，驗(yàn)證了相似模擬的正確性。從方案2過斷層各開挖段的巷道各點(diǎn)Z方向超前應(yīng)力分布圖可以看出：斷層下盤在斷層下盤隨著巷道的開挖，在開挖處前方和斷層處前方都會形成一個超前應(yīng)力集中點(diǎn)，但斷層處的應(yīng)力集中點(diǎn)不太明顯。開挖處前方的超前應(yīng)

23、力集中點(diǎn)隨著巷道的開挖逐漸增大，在斷層處附近與斷層作用下的應(yīng)力集中點(diǎn)重合達(dá)到最大值，此時超前應(yīng)力集中點(diǎn)的成因可以認(rèn)為是斷層的影響和掘進(jìn)的影響造成的。斷層下盤最大應(yīng)力點(diǎn)的存在與相似模擬結(jié)果一致。斷層上盤在斷層上盤，由于斷層的存在，每次開挖都會形成一個超前應(yīng)力點(diǎn)，且這個超前應(yīng)力點(diǎn)隨著下盤巷道的開挖逐漸增大，至巷道掘過斷層時達(dá)到最大值。這個最大值的形成也是斷層的存在和掘進(jìn)的影響所形成的。這個超前應(yīng)力點(diǎn)的突出趨勢較下盤明顯，從而可以看出，此種方法過斷層，容易在斷層上盤造成大的應(yīng)力集中。斷層上盤最大應(yīng)力點(diǎn)的存在與相似模擬結(jié)果一致。巷道各點(diǎn)超前應(yīng)力最大值分布特征把巷道各開挖段最大超前應(yīng)力連成曲線圖可知，在

24、斷層下盤超前應(yīng)力值隨著巷道沿著逆斷層的掘進(jìn)逐漸增大，在斷層附近達(dá)到最大值，然后在斷層面處逐漸減小到最小。穿過斷層后，超前應(yīng)力先逐漸增大到最大，再逐漸減小，在挑頂起坡掘進(jìn)時又逐漸增大，在起坡巷道至水平巷道交匯處前后增加到一定值，再逐漸減小至正常掘進(jìn)情況下。其分布特征與相似模擬各點(diǎn)最大超前應(yīng)力分布特征一致，驗(yàn)證了相似模擬的正確性。比較：從方案1和方案2的Z方向超前應(yīng)力分布圖可以看出斷層破碎帶前后最大應(yīng)力點(diǎn)的存在，并且，最大應(yīng)力點(diǎn)在下盤應(yīng)力值要大于上盤應(yīng)力值，這與相似模擬結(jié)論相符合。超前應(yīng)力最大值方案1要大于方案2，但差別不大。從影響趨于和斷層前后應(yīng)力集中點(diǎn)顯現(xiàn)可以知道，方案1過斷層對斷層下盤影響較

25、大，對斷層上盤影響較??；因此建議，對頂板巖性較好的巖體采用方案以1。方案2過斷層對斷層上盤影響較大，對斷層下盤影響較??；因此建議，對底板巖性較好的巖體方案2較合適。（3）X方向超前應(yīng)力分布特征從方案1過斷層巷道各點(diǎn)X方向超前應(yīng)力分布圖可以看出：其變化規(guī)律隨著巷道的掘進(jìn)逐漸增大，在斷層前某處達(dá)到最大。穿過斷層后逐漸增大，然后又逐漸減小。其規(guī)律與Z方向超前應(yīng)力分布規(guī)律大致相同，所不同之處為：斷層下盤在斷層下盤，其曲線變化趨勢沒有象Z方向超前應(yīng)力那樣出現(xiàn)凹趨勢，說明起坡挑頂對頂板應(yīng)力影響程度上，對Z方向應(yīng)力影響程度較大，對X方向影響較小。斷層上盤在斷層上盤，X方向應(yīng)力增大速度要大于Z方向應(yīng)力增大速度

26、，說明隨著巷道逐漸趨于正常，水平剪切破壞會逐漸增大。從方案2過斷層巷道各點(diǎn)X方向超前應(yīng)力分布圖可以看出：巷道超前應(yīng)力變化趨勢同Z方向應(yīng)力大致相同，其在斷層前后沒有出現(xiàn)受斷層影響情況下的斷層超前應(yīng)力點(diǎn)。其變化趨勢比較平穩(wěn)。比較：從方案1和方案2的X方向超前應(yīng)力點(diǎn)分布圖可以看出，起坡挑頂會對水平應(yīng)力分布產(chǎn)生影響，斷層后起坡挑頂對水平方向力影響較小。 （4）巷道各監(jiān)測點(diǎn)Z方向位移分布特征從方案一巷道各監(jiān)測點(diǎn)Z方向位移變化曲線圖可以看出： 斷層下盤隨著巷道的掘進(jìn)，Z方向位移值在端部效應(yīng)作用下先逐漸增大至正常掘進(jìn)，由于起坡處應(yīng)力的重新分布，其位移又逐漸減小，在斷層起坡處后方再逐漸增大，在斷層附近達(dá)到最大

27、值0.2022m，最大值區(qū)域?yàn)樵跀鄬忧?.7767.617米，然后再逐漸減小。 斷層上盤巷道穿過斷層后，Z方向位移逐漸增大到斷層上盤最大值，然后隨著遠(yuǎn)離斷層再逐漸減小至正常狀態(tài)。從方案2巷道各監(jiān)測點(diǎn)Z方向位移變化曲線圖可以看出：斷層下盤隨著巷道的掘進(jìn)，受端部的影響，其位移值先逐漸增大，再減小至正常狀態(tài)；隨著逐漸靠近斷層，其位移值又逐漸增大，在7米處發(fā)生跳躍式增大，在2米處達(dá)到最大值0.1808米。然后又在斷層處減小到最小值。斷層上盤隨著巷道穿過斷層，其位移值先增大到最大，由于過斷層后要以15度起坡， 其應(yīng)力值又逐漸減小，但減小速度緩慢。在掘進(jìn)到水平巷道處前后其位移開始急劇成倍減小，可見在斷層上

28、盤起坡對Z方向位移影響較大。比較：在Z方向最大位移方面，斷層下盤最大位移總大于斷層上盤最大位移。方案1掘進(jìn)對斷層下盤的位移影響趨于要大于方案2，方案2掘進(jìn)對斷層上盤的位移影響趨于要大于方案1；因此對斷層下盤方案1最大位移值大于方案2最大位移值。因此建議，對頂板巖性較好的巖體采用方案以1。方案2過斷層對斷層上盤影響較大，對斷層下盤影響較??；因此建議，對底板巖性較好的巖體方案2較合適。（5）巷道各監(jiān)測點(diǎn)右?guī)臀灰品治鲇煞桨?和方案2巷道各監(jiān)測點(diǎn)右?guī)臀灰谱兓€圖可知，其變化規(guī)律與Z方向巷道各監(jiān)測點(diǎn)變化規(guī)律相似。在此不再重復(fù)。比較：方案1巷道各點(diǎn)右?guī)妥畲笪灰茷?.1677m，方案2為0.1433m，其位置都在斷層下盤。 巖體應(yīng)力轉(zhuǎn)化規(guī)律