随着浅部煤炭资源日渐枯竭，淮南矿区正逐步向深部延伸，最大采深已接近或超过1000m。进入深部开拓阶段后，地质条件恶化，地应力、水头压力和地温梯度明显升高，高地应力引发的巷道失稳破坏比例骤增，造成重大安全隐患和经济损失，给巷道围岩稳定与施工安全控制提出了一系列严峻挑战。顾桥矿二水平地应力高，巷道围岩稳定控制难度高，急需开展千米深井地应力测试及地压控制对策方面的研究工作，优化巷道围岩支护方法，从而提高巷道支护效率。

高地应力是深部巷道的典型地质特征之一，也是引发巷道失稳破坏的关键因素。准确掌握深部围岩地应力场及其开挖扰动演化特征，是设计围岩支护方案的必要步骤。受沉积环境和反复构造运动的影响，煤矿深部围岩大多破碎软弱，力学强度低，属于松软围岩。采用目前常用的地应力测试方法在这样的松软围岩中进行地应力测试不仅实施极为困难，而且存在很大的局限性或测量误差。

深部围岩赋存条件和应力环境与浅部明显不同，浅部巷道围岩稳定控制的理论与技术已远远不能适应深部巷道围岩稳定控制的要求，必须尽快发展深部巷道围岩稳定性分析方法、控制理论和支护技术，形成理论与技术的系统成果，才能有效指导深部巷道的设计和施工，确保其长期稳定和安全运行。以地应力场及开挖扰动特征为基础，开展深部巷道高应力条件下的变形破坏数值模拟计算，并进行支护方案优化是实现深部巷道稳定控制的重要手段。

为此，以淮南矿业集团顾桥矿东区为依托，采用流变应力恢复法对煤矿深部松软围岩的三维地应力进行实时测量，长期监测巷道开挖和运行过程中的围岩应力状态，为顾桥矿二水平的安全生产提供必要的基础数据；进一步研究高应力条件下巷道围岩变形破坏模式，并结合现场围岩稳定监测提出支护方案优化方法。

本次论文以淮南矿区深部巷道为主要研究对象，通过室内试验研究围岩物理力学特性，采用FLAC3D三维数值仿真方法研究典型深部巷道围岩开挖卸荷条件下的变形破坏机理及其随时间演化特征，在以现有常用的设计方案为参照基础，提出优化支护设计方案。建立FLAC3D计算模型，研究巷道围岩在不同支护方案条件下的稳定状态，通过分析计算结果进行方案比选，确定最优支护方案。

2. 研究的基本内容与方案

（1） 淮南矿区典型深部巷道围岩力学参数分析

依托淮南矿区典型巷道，采用现场工程地质调查、室内物理力学试验分析、经验类比等手段，分析巷道围岩力学特性参数，并调查分析巷道地质构造及水文地质条件、围岩赋存应力状态等围岩赋存条件，为数值仿真计算及支护设计优化提供基础依据。

（2） 深部巷道开挖卸荷破坏机理及发展模式

针对依托巷道，结合（1）中的研究结果，采用FLAC3D数值模拟方法研究深部巷道围岩开挖卸荷条件下的变形破坏机理及其随时间演化特征，分析围岩不同区域的开挖扰动应力状态及其发展规律，进一步揭示开挖后围岩破坏区域及随时间的发展特征。

（3）基于FLAC3D数值仿真的巷道支护设计优化