【摘要】：隨著煤礦開采規(guī)模的增大,全國大部分礦區(qū)開采深度均超過800m,而深部巷道70%布置在軟弱煤層中。與一般軟巖巷道不同,由于埋置深、兩幫煤體軟弱松散破碎以及構(gòu)造應(yīng)力存在使幫部煤巖呈現(xiàn)大變形及強(qiáng)流變性,深部開采帶來的難度及問題,已是我國煤炭行業(yè)不得不面對的問題,研究表明:深部巖石具有持續(xù)的強(qiáng)流變特性,表現(xiàn)為變形量大、持續(xù)時間長,即具有明顯的時間效應(yīng)。因此采用科學(xué)的研究方法對深部軟弱煤巖的蠕變特性及其變化規(guī)律開展研究,對解決實際工程中與蠕變相關(guān)問題具有理論和工程雙重價值。本文在綜合分析國內(nèi)外巖石蠕變試驗及蠕變數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,開展了以下研究并得出一些結(jié)論:(1)采用SD-20巖石蠕變儀對煤巖進(jìn)行單軸分級加卸載蠕變壓縮試驗,并通過非線性擬合獲取煤巖的蠕變參數(shù)。通過對煤巖單軸壓縮蠕變試驗曲線的分析,可以看到:在較低應(yīng)力水平下,煤巖試件蠕變由初始蠕變階段很快進(jìn)入穩(wěn)定蠕變階段,當(dāng)應(yīng)力水平超過其屈服極限時,蠕變進(jìn)入等速蠕變階段,隨著時間的增加,位移變形逐漸增大,若應(yīng)變值超過其極限應(yīng)變值時,試件將發(fā)生破壞。(2)采用有限差分軟件FLAC3D選擇摩爾-庫倫擴(kuò)展模型的CVISC蠕變模型模擬了不同條件下(不同應(yīng)力、不同巖性、不同斷面尺寸)深部軟弱煤巖巷道表面蠕變變化規(guī)律。模擬結(jié)果表明:隨著應(yīng)力水平的提高,巷道頂板、底板及幫部的位移量逐漸增大,埋深較深的巷道表面垂直應(yīng)力在一定時間內(nèi)逐漸增大,增長速度先增大再減小,巖性越差的工況下,其變形量越大。蠕變變形是深部高應(yīng)力巷道破壞的主要形式。(3)在巷道幫部水平某一方向上布置監(jiān)測點,以位移梯度作為判斷圍巖蠕變階段變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:不同應(yīng)力水平、不同斷面尺寸、不同巖性條件下,巷道幫部水平方向圍巖的位移梯度與松動圈大小是一一對應(yīng)的,對于高應(yīng)力、大斷面及巖性差的巷道圍巖達(dá)到蠕變穩(wěn)定所需的時間較長,在不同的蠕變時間,當(dāng)位移梯度為0.002時,此時巷道圍巖的位移變化是處于等速蠕變階段,通過位移梯度可以反映出巷道松動圈大小,當(dāng)松動圈大小增加速度小于0.003m/d時,可以判別巷道松動圈發(fā)展基本處于穩(wěn)定階段。
【圖文】：

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文插圖清單圖 1- 1 技術(shù)路線圖................................................................................................ 6圖 2- 1 巖石蠕變曲線............................................................................................ 7圖 2- 2 不同顆粒直徑巖石蠕變曲線.................................................................... 8圖 2- 3 黏土質(zhì)不同含水率下的蠕變曲線............................................................ 9圖 2- 4 鹽巖的單軸蠕變曲線.....................................................................................9圖 2- 5 石灰?guī)r在不同軸向壓應(yīng)力蠕變曲線..............................................................10圖 2- 6 巖石蠕變類型曲線..................................................................................... 10

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文圖 4-15 應(yīng)力為 20MPa 時，黏聚力為 1.0MPa 時圍巖位移分布圖............................ 44圖 4-16 不同巖性下巷道表面水平位移隨蠕變時間變化曲線.....................................45圖 4-17 不同巖性下巷道表面豎直位移隨蠕變時間變化曲線.....................................45圖 5- 1 巷道圍巖受力示意圖...................................................................................48圖 5- 2 巷道圍巖破碎區(qū)分析示意圖........................................................................ 49圖 5- 3 圍巖松動圈示意圖圖 ............................................................................... 49圖 5- 4 非均質(zhì)圍巖松動圈示意圖............................................................................49圖 5- 5 監(jiān)測點布置示意圖......................................................................................50圖 5- 6 不同時刻 Aa 方向位移梯度隨距離變化曲線（P=14MPa）............................51圖 5- 7 Aa 方向松動圈范圍及巷道表面位移隨時間變化曲線（P=14MPa）...............51圖 5- 8 不同時刻 Aa 方向位移梯度隨距離變化曲線（P=16MPa）............................53
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TD322

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2551398