崔魏，崔峰，潘夏輝，張勃陽(yáng)

（1.陜西陜煤陜北礦業(yè)有限公司 韓家灣煤炭公司，陜西 榆林 719100；2.陜西延長(zhǎng)石油礦業(yè)有限責(zé)任公司 魏墻煤業(yè)公司，陜西 榆林 719100；3.河南理工大學(xué) 能源科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作 454000）

0 引 言

隨著我國(guó)淺部煤炭資源開采枯竭，煤炭開采逐漸轉(zhuǎn)向深部，深部巷道掘進(jìn)面臨的工程地質(zhì)環(huán)境（高地應(yīng)力、高水壓和不良地質(zhì)構(gòu)造帶等）變得復(fù)雜［1-3］。斷層作為一種常見的地質(zhì)構(gòu)造，往往存在一條由松散巖石、泥巖等充填物組成的破碎帶，致使其附近煤巖體應(yīng)力分布不均，從而引起深部巷道變形過大或支護(hù)結(jié)構(gòu)失效等問題，嚴(yán)重制約煤炭的開采效率［4-5］。

針對(duì)斷層附近巷道在掘進(jìn)和工作面回采期間產(chǎn)生的變形破壞問題，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者開展了一系列研究。在巷道圍巖變形破壞特征方面，林海等［6］通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和數(shù)值模擬指出，斷層面剪切滑移破壞、圍巖松軟破碎、支護(hù)結(jié)構(gòu)針對(duì)性差是造成大斷面巷道變形破壞的原因；陳建泉［7］對(duì)東歡坨礦2284工作面開切巷進(jìn)行了錨桿受力狀況監(jiān)測(cè)，得出DF38斷層影響下該開切巷的頂板破壞特征；王襄禹等［8］對(duì)紅嶺煤礦近斷層采動(dòng)巷道掘進(jìn)期間圍巖變形破壞機(jī)制進(jìn)行了數(shù)值模擬與工程應(yīng)用研究，指出斷層附近巖體易產(chǎn)生非對(duì)稱應(yīng)力和大變形，并在一些關(guān)鍵部位發(fā)生剪切滑移破壞。在巷道支護(hù)技術(shù)方面，劉傳寶［9］通過分析孫疃煤礦礦井地質(zhì)和礦壓實(shí)際資料，提出過大斷層的巷道最優(yōu)支護(hù)技術(shù)方案和措施，探討了復(fù)雜地質(zhì)情況下支護(hù)的客觀規(guī)律性；錢學(xué)森［10］利用FLAC2D分析了近斷層采動(dòng)影響下巷道圍巖變形規(guī)律及其穩(wěn)定性影響因素，提出高強(qiáng)錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)；郝長(zhǎng)勝等［11］利用FLAC3D分析了多斷層構(gòu)造應(yīng)力下回采巷道變形破壞特征，提出錨桿+金屬網(wǎng)+錨索+鋼筋梯子梁的聯(lián)合支護(hù)方案；蔣康前等［12］在總結(jié)劉莊煤礦穿斷層破碎帶軟巖巷道圍巖破壞特征的基礎(chǔ)上，提出巷道圍巖分步耦合支護(hù)技術(shù)方案，包括預(yù)留巷道圍巖變形量、初次錨網(wǎng)索噴耦合支護(hù)、滯后圍巖注漿加固以及幫角和底板錨注漿加固。

以上研究成果為近斷層巷道掘進(jìn)與安全生產(chǎn)提供了保障。然而，由于深埋巷道地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，且受斷層構(gòu)造影響，其在開挖過程中表現(xiàn)出的變形破壞特征和淺部的明顯不同［13-15］。因此，以上針對(duì)近斷層淺埋巷道所做的研究無法為近斷層深埋巷道圍巖穩(wěn)定控制提供有效指導(dǎo)。本文以窯街煤電集團(tuán)有限公司海石灣煤礦一條深埋進(jìn)風(fēng)巷道為例，考慮其與斷層凈間距不斷變化，研究近斷層深埋巷道掘進(jìn)過程中圍巖應(yīng)力、位移、塑性區(qū)和剪應(yīng)變的演化特征，在此基礎(chǔ)上，分析斷層傾角、破碎帶寬度和側(cè)壓力系數(shù)對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性的影響，以期為近斷層深埋巷道安全開挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 工程概況

海石灣煤礦主采煤層為煤二層，平均厚度21 m，底板埋深約930 m，側(cè)壓力系數(shù)1.5。其中，6223-2工作面進(jìn)風(fēng)巷斷面為4.5 m×3.0 m的矩形，掘進(jìn)期間遭遇落差8 m、寬度3.6 m、傾角70°的F4-1逆斷層破碎帶，如圖1所示。該回風(fēng)巷正常段采用錨網(wǎng)支護(hù)，穿越斷層段采用工字鋼架棚支護(hù)，巷道圍巖物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。

圖1 6223-2工作面平面布置圖Fig.1 Layout plan of 6223-2 working surface

2 數(shù)值模擬模型與方案設(shè)計(jì)

2.1 模擬模型建立

由圖1可知，隨著深埋進(jìn)風(fēng)巷向前掘進(jìn)，其與F4-1逆斷層的間距逐漸減小，必然導(dǎo)致巷道圍巖變形破壞特征發(fā)生變化。為此，截取其中一段并采用FLAC3D建立巷道掘進(jìn)數(shù)值模擬模型（圖2），該模型寬60 m、高33 m、厚4 m，包含253 299個(gè)節(jié)點(diǎn)和200 640個(gè)單元。模型邊界條件設(shè)置為底面法向約束、四周以及頂面應(yīng)力約束。巖體本構(gòu)關(guān)系采用應(yīng)變軟化模型，內(nèi)摩擦角始終保持不變，峰前內(nèi)聚力值隨殘余階段塑性指數(shù)值增大線性減小至殘余內(nèi)聚力值，具體如表1所示。巷道支護(hù)采用null單元模擬巷道掘進(jìn)范圍內(nèi)巖體；采用shell結(jié)構(gòu)單元模擬工字鋼架棚支護(hù)，彈性模量和泊松比分別取212 GPa和0.2；深埋巷道與斷層破碎帶間的凈間距d設(shè)為15，9，5，2，0 m，并分別計(jì)算。

圖2 近斷層深埋巷道掘進(jìn)數(shù)值模擬模型Fig.2 Numerical simulation model of deep roadway excavation near a fault

表1 深埋巷道圍巖物理力學(xué)參數(shù)Tab.1 Physical and mechanical parameters of surrounding rock of deep roadway

2.2 模擬方案設(shè)計(jì)

考慮到礦井工程地質(zhì)條件十分復(fù)雜，巷道側(cè)壓力系數(shù)、斷層傾角和破碎帶寬度可能發(fā)生變化，為進(jìn)一步研究斷層對(duì)深埋巷道變形破壞的影響，本文在實(shí)際工程基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)以下模擬方案：

（1）不同側(cè)壓力系數(shù)λ。保持其余參數(shù)不變，令λ分別為0.3，0.6，1.0，1.5，2.5。

（2）不同斷層傾角θ。保持其余參數(shù)不變，令θ分別為30°，60°，90°，120°，150°。

（3）不同破碎帶寬度b。保持其余參數(shù)不變，令b分別為0.9，1.8，3.6，7.2，14.4 m。

3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析

3.1 近斷層深埋巷道掘進(jìn)變形破壞規(guī)律

3.1.1 巷道圍巖應(yīng)力變化規(guī)律

隨著近斷層深埋巷道向前掘進(jìn)，深埋巷道與斷層間的凈間距不斷減小，其頂板與近斷層巷幫不同位置圍巖的最大與最小主應(yīng)力差分布曲線如圖3所示。由于巷道圍巖應(yīng)力卸載，導(dǎo)致近斷層深埋巷道高應(yīng)力由淺部逐漸往深處轉(zhuǎn)移并不斷衰減；當(dāng)圍巖最大與最小主應(yīng)力差超過圍巖本身強(qiáng)度時(shí)，圍巖發(fā)生破壞，導(dǎo)致承載能力降低，圍巖最大與最小主應(yīng)力差迅速下降。因此，巷道掘進(jìn)后，由巷道表面向圍巖深處，圍巖最大與最小主應(yīng)力差呈單峰型分布，即在淺部破壞區(qū)內(nèi)隨著距巷道表面距離增大，圍巖最大與最小主應(yīng)力差逐漸增大。當(dāng)距巷道表面2～3 m時(shí)，圍巖最大與最小主應(yīng)力差達(dá)到最大，之后隨著距巷道表面距離的增大，圍巖最大與最小主應(yīng)力差逐漸恢復(fù)至原始應(yīng)力水平。

圖3 巷道距斷層不同距離時(shí)圍巖的應(yīng)力分布曲線Fig.3 Stress distribution curves of surrounding rock with different distances between roadway and fault

由圖3還可看出，隨著深埋巷道距斷層距離減小，巷道頂板與近斷層巷幫的圍巖最大與最小主應(yīng)力差先增大后減小。d＝2 m時(shí)，巷道頂板與近斷層巷幫的應(yīng)力集中系數(shù)達(dá)到最大，分別為3.37和3.02。原因在于，斷層巖體較為破碎，這對(duì)于巷道高應(yīng)力向深部傳遞有一定阻隔作用，因此，當(dāng)應(yīng)力集中點(diǎn)位于斷層與巷道之間時(shí)，隨著斷層與巷道凈距減小，巷道圍巖附加應(yīng)力將逐漸增大，進(jìn)而其應(yīng)力集中系數(shù)也隨之增大。當(dāng)應(yīng)力集中點(diǎn)位于斷層內(nèi)部時(shí)，由于斷層巖體承載力較低，承受荷載有限，因此，最大應(yīng)力集中系數(shù)反而隨斷層與巷道凈距的減小而減小。

對(duì)比近斷層深埋巷道頂板與近斷層巷幫圍巖應(yīng)力可以發(fā)現(xiàn)，雖然巷道頂板圍巖應(yīng)力集中系數(shù)普遍大于近斷層巷幫的，但從斷層與深埋巷道凈間距變化對(duì)圍巖應(yīng)力變化幅度影響看，F(xiàn)4-1逆斷層對(duì)深埋巷道近斷層巷幫圍巖應(yīng)力的影響明顯強(qiáng)于對(duì)頂板的影響，說明隨著巷道向前掘進(jìn)，近斷層巷幫圍巖變形破壞特征變化也更加明顯。

3.1.2 巷道圍巖位移變化規(guī)律

當(dāng)近斷層深埋巷道與斷層凈間距為0時(shí)，巷道圍巖豎直與水平位移云圖如圖4所示。由于斷層巖體性質(zhì)較弱且易在斷層與巷道間產(chǎn)生附加應(yīng)力，因此，深埋巷道在靠近斷層破碎帶時(shí)，巷道圍巖位移將出現(xiàn)明顯的不均勻分布現(xiàn)象。由圖4（a）可知，巷道圍巖最大沉降和隆起分別出現(xiàn)在巷道頂?shù)装逯行奈恢?，約為180 mm和60 mm，可見，斷層對(duì)巷道頂板位移的影響要強(qiáng)于對(duì)底板的影響。此外，近斷層巷幫巖體豎直位移的減小速率要明顯小于遠(yuǎn)離斷層巷幫的，因此，距巷道表面距離相同時(shí)，巷道近斷層巷幫圍巖的豎向位移要大于遠(yuǎn)離斷層巷幫的。由圖4（b）可知，巷道兩幫圍巖最大水平位移均出現(xiàn)在巷道側(cè)墻中心位置處，由于斷層影響，巷道兩幫圍巖位移分布存在明顯差異，表現(xiàn)為近斷層巷幫圍巖的最大水平位移比遠(yuǎn)離斷層巷幫的大100 mm，近斷層巷幫圍巖位移在20 mm以上的區(qū)域比遠(yuǎn)離斷層巷幫大將近6.5 m。由此可見，斷層的存在將會(huì)顯著增大鄰近巷道頂板與近斷層巷幫圍巖的位移，為控制圍巖穩(wěn)定，需對(duì)巷道靠近斷層一側(cè)的圍巖進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)并加強(qiáng)支護(hù)。

圖4 深埋巷道靠近斷層時(shí)圍巖的位移分布云圖Fig.4 Cloud diagram of displacement distribution of deep roadway surrounding rock near a fault

巷道距斷層不同距離時(shí)圍巖的最大位移變化曲線如圖5所示。由圖5可知，隨著深埋巷道與斷層凈間距減小，深埋巷道圍巖位移逐漸增大且增速越來越大。深埋巷道與斷層凈間距大于5 m時(shí)，隨著深埋巷道向斷層靠近，其圍巖位移變化并不明顯；深埋巷道與斷層凈間距小于5 m時(shí)，隨著巷道向斷層靠近，巷道圍巖位移呈指數(shù)式增大。由此可見，斷層對(duì)其附近5 m內(nèi)的巷道圍巖變形有重要影響，對(duì)5 m外的深埋巷道圍巖變形影響較小。巷道與斷層凈間距為0時(shí)，巷道頂板、底板、近斷層巷幫、遠(yuǎn)離斷層巷幫圍巖最大位移分別比無斷層影響下（巷道與斷層凈間距＞15 m）大84.7%，39.2%，169.7%，3.5%，說明隨著深埋巷道向前掘進(jìn)，本工程條件下的斷層主要造成巷道頂板及近斷層巷幫圍巖位移的大幅增大，而對(duì)遠(yuǎn)離斷層巷幫圍巖位移影響很小，可忽略不計(jì)。因此，在保證巷道安全且節(jié)約支護(hù)成本的條件下，在巷道與斷層凈距小于5 m時(shí)，應(yīng)對(duì)巷道頂板和近斷層巷幫圍巖進(jìn)行加固處理。

圖5 巷道距斷層不同距離時(shí)圍巖的最大位移變化曲線Fig.5 Maximum displacement curves of surrounding rock with different distances between roadway and fault

3.1.3 巷道圍巖塑性區(qū)變化規(guī)律

深埋巷道距斷層距離不同時(shí)，其圍巖塑性區(qū)分布如圖6所示。深埋巷道距斷層15 m時(shí)，巷道掘進(jìn)后，圍巖塑性區(qū)破壞深度在頂板、底板、近斷層巷幫以及遠(yuǎn)離斷層巷幫處分別為3.2，2.4，1.7，1.8 m。隨著巷道向斷層靠近，巷道圍巖塑性區(qū)破壞深度在頂板、底板以及近斷層巷幫逐漸增大，而在遠(yuǎn)離斷層巷幫則有所減小，但增大以及減小的幅度都不大。對(duì)比巷道圍巖位移變化規(guī)律可知，在巷道圍巖塑性區(qū)變化不大的情況下，巷道圍巖位移變化明顯的原因可能為越靠近斷層，巷道圍巖在屈服區(qū)的破壞程度越嚴(yán)重，因此，需研究巷道周邊圍巖剪應(yīng)變分布情況。

圖6 巷道距斷層不同距離時(shí)圍巖塑性區(qū)分布圖Fig.6 Plastic zone distribution diagram of surrounding rock with different distances between roadway and fault

3.1.4 巷道圍巖剪應(yīng)變變化規(guī)律

深埋巷道與斷層間距發(fā)生變化時(shí)巷道圍巖剪應(yīng)變分布如圖7所示。巷道距斷層15 m時(shí)，巷道掘進(jìn)后，圍巖剪應(yīng)變主要集中在頂?shù)装逵蓛蛇吔窍蛏畈恐行臄U(kuò)展交匯的“Λ”形破壞區(qū)域內(nèi)，約為0.075；巷道兩幫圍巖剪應(yīng)變值相對(duì)較小，約為0.018；巷道距斷層5 m時(shí)，巷道圍巖在近斷層巷幫剪應(yīng)變值有所增大，也呈“Λ”形分布，而巷道頂?shù)装逡约斑h(yuǎn)離斷層巷幫巖體剪應(yīng)變則變化不明顯；隨著巷道距斷層距離進(jìn)一步減小，巷道巖體剪應(yīng)變?cè)诘装逡约斑h(yuǎn)離斷層巷幫變化不大，近斷層巷幫以及頂板逐漸向圍巖深處擴(kuò)展，同時(shí)，塑性區(qū)域內(nèi)的剪應(yīng)變將逐漸增大至0.15，這也解釋了巷道近斷層巷幫以及頂板圍巖在塑性區(qū)內(nèi)基本保持不變的情況下，位移呈指數(shù)式增大的原因。

圖7 深埋巷道距斷層距離不同時(shí)圍巖的剪應(yīng)變分布圖Fig.7 Shear strain distribution diagram of surrounding rock with different distances between roadway and fault

3.1.5 巷道圍巖穩(wěn)定控制對(duì)策與監(jiān)測(cè)結(jié)果

由近斷層巷道圍巖開挖變形破壞分析結(jié)果可知，當(dāng)巷道距斷層較近時(shí)，應(yīng)對(duì)巷道頂板以及近斷層巷幫的巖體進(jìn)行注漿和加強(qiáng)支護(hù)。實(shí)際工程巷道在開挖后先噴50 mm厚的混凝土并進(jìn)行工字鋼棚支護(hù)；之后進(jìn)行巷道內(nèi)部滯后注漿，注漿材料采用高水材料；最后采用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力左旋螺紋鋼錨桿進(jìn)行二次支護(hù)，其中錨桿直徑20 mm、排距800 mm，在近斷層巷幫、頂板以及遠(yuǎn)離斷層巷幫分別布置4，6，3根。工程監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，采用上述支護(hù)方案后，開挖支護(hù)后巷道表面巖體位移很快趨于穩(wěn)定，且兩幫以及頂?shù)装逡平烤軌蚩刂圃?00 mm內(nèi)，保證了巷道斷面的使用要求。

3.2 側(cè)壓力系數(shù)對(duì)近斷層深埋巷道變形破壞影響

不同側(cè)壓力系數(shù)下近斷層深埋巷道收斂位移變化曲線如圖8所示。側(cè)壓力系數(shù)越大，巷道掘進(jìn)卸載的水平應(yīng)力值亦越大，這必然導(dǎo)致巷道圍巖最大與最小主應(yīng)力差變化幅度隨之增大。因此，當(dāng)巷道與斷層凈間距相同時(shí)，隨著側(cè)壓力系數(shù)增大，巷道頂?shù)装逡约皟蓭偷氖諗课灰茖⒅饾u增大且增速變大，即巷道圍巖收斂位移大小與側(cè)壓力系數(shù)呈指數(shù)遞增關(guān)系。當(dāng)側(cè)壓力系數(shù)分別為0.3，0.6，1.0，1.5，2.5時(shí)，隨著巷道掘進(jìn)，巷道圍巖收斂位移發(fā)生明顯改變的位置節(jié)點(diǎn)分別為d＝2 m，d＝2 m，d＝5 m，d＝5 m和d＝9 m，說明側(cè)壓力系數(shù)越大，斷層對(duì)臨近巷道圍巖變形影響作用越明顯。對(duì)比巷道頂?shù)装逡约皟蓭褪諗课灰拼笮】芍?，?cè)壓力系數(shù)對(duì)巷道頂?shù)装迨諗课灰频挠绊懗潭让黠@強(qiáng)于兩幫的。因此，側(cè)壓力系數(shù)越大的近斷層深埋巷道越應(yīng)重視對(duì)巷道頂?shù)装鍑鷰r的穩(wěn)定控制。

圖8 不同側(cè)壓力系數(shù)下近斷層深埋巷道收斂位移變化曲線Fig.8 Convergent displacement curves of deep roadway near a fault with different lateral pressure coefficients

斷層與巷道凈間距為0時(shí)，不同側(cè)壓力系數(shù)下近斷層深埋巷道圍巖的塑性區(qū)分布如圖9所示。側(cè)壓力系數(shù)為0.3時(shí)，近斷層深埋巷道頂?shù)装鍍H在兩邊角位置出現(xiàn)小范圍塑性區(qū)，破壞深度約為1.2 m，斷層內(nèi)部近斷層巷幫出現(xiàn)大范圍塑性區(qū)且呈明顯的半“X”形分布，其破壞深度約達(dá)4.0 m；遠(yuǎn)離斷層巷幫圍巖破壞寬度與巷道高度相當(dāng)，約為1.8 m。隨著側(cè)壓力系數(shù)增大，巷道圍巖塑性區(qū)破壞深度在頂?shù)装逄幹饾u增大，近斷層巷幫出現(xiàn)先減小后逐漸增大的變化規(guī)律，在遠(yuǎn)離斷層巷幫基本保持不變。側(cè)壓力系數(shù)為2.5 m時(shí)，近斷層深埋巷道頂板、底板以及近斷層巷幫的塑性區(qū)破壞深度分別為6.4，3.8，6.1 m。可見，側(cè)壓力系數(shù)變化對(duì)近斷層深埋巷道頂板以及近斷層巷幫圍巖破壞特征影響極大。

圖9 不同側(cè)壓力系數(shù)下近斷層深埋巷道圍巖的塑性區(qū)分布Fig.9 Plastic zone distribution of surrounding rock in deep roadway near a fault with different lateral pressure coefficients

3.3 斷層傾角對(duì)近斷層深埋巷道變形破壞的影響

隨著巷道向前掘進(jìn)，不同斷層傾角下深埋近斷層巷道收斂位移變化曲線如圖10所示。由于斷層傾角變化，巷道掘進(jìn)后圍巖整體力學(xué)性質(zhì)以及附加應(yīng)力分布特征發(fā)生改變，導(dǎo)致巷道收斂位移發(fā)生變化。由圖10可知，斷層與巷道凈間距大于5 m時(shí)，斷層傾角變化對(duì)巷道圍巖收斂位移變化影響很小。斷層與巷道凈間距小于5 m時(shí)，隨著斷層傾角增大，巷道頂?shù)装迨諗课灰瞥尸F(xiàn)先減小后增大、再減小再增大的變化規(guī)律，兩幫收斂位移則出現(xiàn)先增大后減小；斷層傾角為90°時(shí)，巷道頂?shù)装逡约皟蓭褪諗课灰凭畲?。?dāng)d＝0時(shí)，巷道兩幫以及頂?shù)装迨諗课灰齐S斷層傾角變化分別為300 mm和137 mm，說明巷道兩幫收斂位移隨斷層傾角變化比頂?shù)装迕舾械枚唷?/p>

圖10 不同斷層傾角下近斷層深埋巷道收斂位移曲線Fig.10 Convergent displacement curves of deep roadway near a fault with different fault dips

d＝0時(shí)，不同斷層傾角下近斷層深埋巷道圍巖的塑性區(qū)分布如圖11所示。隨著斷層傾角增大，斷層性質(zhì)由逆斷層變?yōu)檎龜鄬樱瑢?dǎo)致巷道頂?shù)装逡约敖鼣鄬酉飵退苄詤^(qū)破壞范圍均呈現(xiàn)先減小后增大、再減小再增大的變化規(guī)律；遠(yuǎn)離斷層巖體塑性區(qū)則變化不大。斷層傾角為90°時(shí)，深埋巷道頂板、底板以及近斷層巷幫圍巖塑性區(qū)破壞深度最大，分別達(dá)到6.4，4.5，3.6 m。

圖11 不同斷層傾角下近斷層深埋巷道圍巖塑性區(qū)分布圖Fig.11 Plastic zone distribution of surrounding rock in deep roadway near a fault with different fault dips

3.4 破碎帶寬度對(duì)近斷層深埋巷道變形破壞影響

隨著巷道不斷向前掘進(jìn)，不同破碎帶寬度下近斷層深埋巷道收斂位移變化曲線如圖12所示。破碎帶寬度越大，斷層對(duì)高應(yīng)力傳遞的阻隔作用越明顯，因此，當(dāng)巷道距斷層較近時(shí)，隨著破碎帶寬度增加，深埋巷道頂?shù)装逡约皟蓭偷氖諗课灰浦饾u增大。由圖12可知，巷道距斷層凈間距大于5 m時(shí)，巷道圍巖位移隨破碎帶寬度變化并不明顯，巷道距斷層凈間距小于5 m時(shí)，巷道圍巖頂?shù)装逡约皟蓭褪諗课灰凭c破碎帶寬度呈指數(shù)衰減關(guān)系，即破碎帶寬度達(dá)到7.2 m后，巷道圍巖位移隨破碎帶寬度增加的變化很小。對(duì)比巷道頂?shù)装逡约皟蓭褪諗课灰频淖兓闆r可知，破碎帶寬度對(duì)巷道頂?shù)装迨諗课灰频挠绊懗潭扰c兩幫大體相當(dāng)。

圖13為d＝0時(shí)不同破碎帶寬度下近斷層深埋巷道圍巖的塑性區(qū)分布。由圖13可以看出，隨著破碎帶寬度增加，巷道圍巖在頂?shù)装逡约皟蓭偷乃苄詤^(qū)變化很小，僅在斷層與普通巖體交界處存在少許差別。不同破碎帶寬度下巷道圍巖收斂位移不一致，說明破碎帶寬度增加提高了巷道周邊塑性區(qū)圍巖的破壞程度。

圖13 不同破碎帶寬度下近斷層深埋巷道圍巖塑性區(qū)圖Fig.13 Plastic zone distribution of surrounding rock in deep roadway near a fault with different fault zone width

4 結(jié) 論

（1）深埋巷道與斷層凈間距大于5 m時(shí)，隨著巷道向斷層推近，巷道圍巖位移變化不明顯；深埋巷道與斷層凈間距小于5 m時(shí)，隨著巷道向斷層推近，巷道圍巖位移呈指數(shù)式增大。

（2）隨著深埋巷道向斷層推近，巷道圍巖塑性區(qū)破壞深度在頂板、底板以及兩幫變化很??；越靠近斷層，巷道頂板以及近斷層巷幫塑性區(qū)圍巖的剪應(yīng)變?cè)酱蟆?/p>

（3）近斷層深埋巷道圍巖收斂位移大小與側(cè)壓力系數(shù)呈指數(shù)遞增關(guān)系；隨著側(cè)壓力系數(shù)增大，巷道圍巖塑性區(qū)破壞深度在頂?shù)装逦恢弥饾u增大，近斷層巷幫先減小后增大。

（4）斷層與巷道凈間距大于5 m時(shí)，斷層傾角變化對(duì)巷道圍巖收斂位移變化影響很??；斷層與巷道凈間距小于5 m時(shí)，巷道頂?shù)装迮c底板收斂位移均在斷層傾角90°時(shí)達(dá)到最大。

（5）隨著破碎帶寬度增加，巷道圍巖塑性區(qū)變化很小，巷道圍巖頂?shù)装逡约皟蓭褪諗课灰圃谙锏谰鄶鄬觾糸g距小于5 m時(shí)，與破碎帶寬度呈指數(shù)衰減關(guān)系。