沖擊礦壓是煤礦動(dòng)力災(zāi)害之一,其發(fā)生是多因素耦合作用的結(jié)果。隨著礦井采深的增加,高地應(yīng)力、高瓦斯礦井?dāng)?shù)量將逐漸增加。煤層中瓦斯的存在將會(huì)對(duì)煤體力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生巨大的影響,從而對(duì)采場(chǎng)靜載荷分布以及動(dòng)載荷的傳播造成影響。論文主要從采場(chǎng)動(dòng)靜載兩方面,采用實(shí)驗(yàn)測(cè)定、工程實(shí)踐、理論分析和數(shù)值模擬的方法,研究瓦斯對(duì)煤體沖擊的影響,并建立高瓦斯礦井沖擊礦壓監(jiān)測(cè)預(yù)警和防治體系。論文首先模擬了三軸壓縮條件下,在不同瓦斯壓力條件下煤體的力學(xué)參數(shù)變化規(guī)律。研究表明當(dāng)圍壓固定,隨著模型節(jié)點(diǎn)孔隙壓力的降低,模型三軸抗壓強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角逐漸增加;利用庫倫-摩爾強(qiáng)度準(zhǔn)則,引入瓦斯壓力改變量?P,描述了瓦斯壓力與煤巖體單軸抗壓強(qiáng)度曲線的關(guān)系,并得出煤體單軸抗壓強(qiáng)度隨著瓦斯壓力的降低而增大的規(guī)律。以海石灣煤礦6124-1工作面為研究背景,用理論分析法,研究瓦斯壓力對(duì)采場(chǎng)動(dòng)靜載荷的影響。得出以下結(jié)果:（1）利用有效應(yīng)力原理以及靜水圍壓狀態(tài)極限平衡方程,建立了極限平衡區(qū)的范圍與瓦斯壓力之間的關(guān)系式;利用極限平衡區(qū)水平方向應(yīng)力平衡方程建立了支承壓力峰值與瓦斯壓力的關(guān)系式;得出隨著瓦斯壓力降低,支承壓力峰值位置向煤壁... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

海石灣煤礦一采區(qū)煤樣取樣地點(diǎn)Figure2-1CoalsamplinglocationinHaishiwanCoalMine

碩士學(xué)位論文62不同瓦斯壓力條件下煤體力學(xué)參數(shù)變化規(guī)律2VariationofMechanicalParametersofCoalMasswithDifferentGasPressure2.1無瓦斯條件下煤樣物理力學(xué)參數(shù)測(cè)定結(jié)果（MeasurementResultsofMechanicalParametersofCoalSampleswithoutGasPressure）海石灣煤礦煤樣物理力學(xué)參數(shù)測(cè)定所需要的煤巖樣均在一采區(qū)進(jìn)行采樣。煤樣來自于煤層工作面。其中取樣地點(diǎn)共有四個(gè)，取樣地點(diǎn)分布情況如圖2-1所示。由于煤層抽采作用以及煤樣加工前經(jīng)過約兩周的外置暴露時(shí)間，因此可將所得煤樣近似看做無瓦斯煤樣，并用于制備試樣。由于煤層厚度約為30m，根據(jù)GB/T25216.2-2010，當(dāng)煤層厚度超過10m時(shí)，應(yīng)分層對(duì)煤層力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定。海石灣煤二層平均厚度為26m，因此，煤體參數(shù)測(cè)定應(yīng)分為三層分別測(cè)定。煤樣的取樣地點(diǎn)共有三個(gè)分別為上部煤二層：6125-1工作面進(jìn)風(fēng)順槽25-19點(diǎn)前46m取樣；中部：6124-1工作面回采采止線進(jìn)風(fēng)順槽A35點(diǎn)前12.4m，回風(fēng)順槽A60點(diǎn)前38.2m；下部：6123-2工作面回風(fēng)順槽23-10點(diǎn)前21.5m處取樣。圖2-1海石灣煤礦一采區(qū)煤樣取樣地點(diǎn)Figure2-1CoalsamplinglocationinHaishiwanCoalMine將取出的不規(guī)格煤樣進(jìn)行加工，制成50mm×100mm的圓柱體煤樣，用于煤樣進(jìn)行基本力學(xué)參數(shù)測(cè)定。圖2-2為部分所制得的煤樣實(shí)物照片。圖2-2煤樣制備以及參數(shù)測(cè)定Figure2-2Coalsamplepreparationandparameterdetermination

雍愣ㄆ?逖沽Φ哪訊齲?菊陸誆捎肍LAC3D數(shù)值模擬軟件建立煤樣模型，并根據(jù)章節(jié)2.1所得無瓦斯壓力條件下煤樣的基本力學(xué)參數(shù)對(duì)數(shù)值模型賦參。利用FLAC3D中內(nèi)置的滲流模塊，對(duì)數(shù)值模型內(nèi)部節(jié)點(diǎn)設(shè)置不同孔隙壓力，來研究三向應(yīng)力狀態(tài)下，在不同圍壓以及不同瓦斯壓力作用下，煤體的力學(xué)參數(shù)變化規(guī)律。2.2.1模型建立以及模擬方案參考實(shí)際三軸實(shí)驗(yàn)，在模擬的過程中建立半徑為0.025m，高度為0.1m的柱體試樣模型，如圖2-3所示。對(duì)模型賦予Mohr-Coulomb本構(gòu)關(guān)系。試樣物理力學(xué)參數(shù)設(shè)定參考章節(jié)2.1中所得到的結(jié)果，如圖2-3所示。圖2-3FLAC3D標(biāo)準(zhǔn)試樣模型Figure2-3FLAC3DStandardSampleModel表2-2模型試樣物理力學(xué)參數(shù)Table2-2mechanicalparametersofmodelsample巖性摩擦角/(°)直徑/mm高度/mm巖層密度/(kg·m-3)剪切模量/GPa體積模量/GPa粘聚力/MPa煤485010013281.491.672.8設(shè)置其體積模量、剪切模量、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力和抗拉強(qiáng)度，如表2-2所示。分別模擬得到模型處于圍壓為5MPa和10MPa條件下在不同孔隙壓力作用下的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]煤沖擊破壞過程規(guī)律及同源聲電響應(yīng)特征[J]. 李振雷,何學(xué)秋,竇林名,王桂峰,宋大釗,婁全.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2019(10)
[2]沖擊載荷下三軸煤體動(dòng)力學(xué)分析及損傷本構(gòu)方程[J]. 王恩元,孔祥國,何學(xué)秋,馮俊軍,鞠云強(qiáng),李金鐸.  煤炭學(xué)報(bào). 2019(07)
[3]基于動(dòng)靜載疊加原理的沖擊礦壓災(zāi)害防治技術(shù)研究[J]. 竇林名,白金正,李許偉,賀虎.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2018(10)
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[8]上保護(hù)層煤柱引發(fā)被保護(hù)層沖擊機(jī)理研究[J]. 姜福興,王玉霄,李明,曲延倫.  巖土工程學(xué)報(bào). 2017(09)
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博士論文
[1]卸圍壓條件下含瓦斯煤巖力學(xué)特性的研究[D]. 黃啟翔.重慶大學(xué) 2011
[2]含瓦斯煤力學(xué)特性及煤與瓦斯延期突出機(jī)理研究[D]. 李曉泉.重慶大學(xué) 2010
[3]采動(dòng)影響下斷層滑移誘發(fā)煤巖沖擊機(jī)理研究[D]. 李志華.中國礦業(yè)大學(xué) 2009
[4]組合煤巖的強(qiáng)度弱化減沖原理及其應(yīng)用[D]. 陸菜平.中國礦業(yè)大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3533361