發(fā)布時間：2020-07-01 21:16

【摘要】：論文以東龐礦深部水平近斷層巷道為工程背景,綜合運用理論分析、數(shù)值模擬以及工業(yè)試驗等方法,分析了斷層形成的力學(xué)形成機制;通過建立力學(xué)模型,推導(dǎo)了正斷層形成后垂直主應(yīng)力、水平主應(yīng)力以及剪應(yīng)力的表達(dá)公式;研究了近斷層巷道頂?shù)装宓淖冃我?guī)律以及斷層與巷道之間保護(hù)煤柱塑性區(qū)范圍;模擬了斷層的幾何要素對斷層附近地應(yīng)力場的影響規(guī)律;采用數(shù)值模擬的方法研究了不同寬度斷層保護(hù)煤柱下巷道圍巖應(yīng)力分布和變形破壞情況。得出以下結(jié)論:(1)正斷層形成后垂直于斷層走向的水平主應(yīng)力以及斷層面上的剪應(yīng)力相較于斷層形成前都呈增大趨勢,其中垂直于斷層走向的水平主應(yīng)力的值為斷層形成前1.81~5.47倍;(2)近斷層巷道頂板在肩角處應(yīng)力集中系數(shù)最大,在巷道橫截面上,巷道底板與斷層距離越近底鼓量越大,保護(hù)煤柱中塑性區(qū)的寬度與巷道的落差成正相關(guān),與煤柱幫的支護(hù)強度、巷道與斷層的距離呈負(fù)相關(guān)。(3)斷層的幾何要素對斷層附近地應(yīng)力的分布有較大的影響。斷層落差越大、破碎帶厚度越厚,斷層附近應(yīng)力集中系數(shù)越大、影響范圍越大。斷層傾角對斷層地應(yīng)力的影響規(guī)律則相反,傾角越大,應(yīng)力集中系數(shù)越小,影響范圍越小。(4)結(jié)合工程地質(zhì)條件,確定近斷層巷道合理保護(hù)煤柱寬為20m。針對斷層幾何要素空間分布不均一特征,采用分段支護(hù)方式,對不同段巷道采用不同的支護(hù)參數(shù)。(5)基于正交試驗確定了近斷層巷道采用錨桿索支護(hù)時,錨桿直徑、長度、間排距以及預(yù)緊力的最佳組合方式。針對深部水平近斷層巷道非對稱變形破壞特征,采用高強度錨桿索高預(yù)緊力主動支護(hù)、近斷層幫及底板加強支護(hù)以及巷幫底角控讓耦合支護(hù)的支護(hù)原則,有效的控制了近斷層巷道圍巖的非對稱變形破壞,阻止了斷層水平構(gòu)造應(yīng)力引起的底板剪切滑移。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD353
【圖文】：

向線基本呈直線狀。逆斷層傾角多在 0~60°之間，其中傾角為 25°斷層又被稱為逆沖斷層，斷層走向線大多呈蜿蜒的曲線狀。平移斷層平面的夾角為 90°，斷層走向線呈平直狀，一般延伸長度較長。2）正斷層形成的安德森模式層的形成起源巖體中的微小裂隙，巖體中的微小裂隙逐漸發(fā)育形成較裂隙繼續(xù)發(fā)育形成破裂面。破裂面兩邊的巖體如沒有相對位移，則巖構(gòu)造。破裂面兩邊巖體產(chǎn)生明顯的相對滑動，則生成斷層構(gòu)造。And為巖體的破裂遵循格里菲斯強度準(zhǔn)則，即巖體在三軸主應(yīng)力條件下發(fā)。假設(shè)地下巖體為均質(zhì)巖體，則三軸主應(yīng)力的方向為：其中一個主應(yīng)向，另兩個為水平方向。最大主應(yīng)力 σ1的方向為垂直方向，中間主應(yīng)力 σ2和最小主應(yīng)力 σ3為，生成的斷層為正斷層；當(dāng)中間主應(yīng)力 σ2的方向為垂直方向，最大和最小主應(yīng)力 σ3的方向為水平方向時，生成的斷層為平移斷層；當(dāng)最σ3的方向為垂直方向，最大主應(yīng)力 σ1和中間主應(yīng)力 σ2的方向為水平成的斷層為逆斷層。如下圖 2-1 所示。

圖 2-2 斷裂帶內(nèi)分帶結(jié)構(gòu)特征Figure 2-2 Characteristics of zonal structure in fault zone應(yīng)力演化(Fault Stress Evolution)的正斷層形成的安德森模式，可知正斷層形成時的最向,即 σ1為上覆巖層的重力。斷層形成過程的受力狀剪切破裂形成裂隙，在持續(xù)構(gòu)造應(yīng)力的作用下，裂隙層。造巖份 正常巖體結(jié)程度 原始膠結(jié)破裂巖化帶原始膠結(jié)后期膠結(jié)逐漸增加斷層角爍巖斷層泥糜棱巖化片理巖化破碎巖化后期膠結(jié)破裂巖化帶原始膠結(jié)后期膠結(jié)逐漸增加斷層角爍巖斷層泥正常巖體原始膠結(jié)高 低高低、壓力程度

【參考文獻(xiàn)】

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1 李中偉;張寧;白建民;;深部平行大斷層巷道變形機理及支護(hù)技術(shù)研究[J];煤礦開采;2015年06期

2 向鵬;紀(jì)洪廣;王金安;李偉;;開采對斷層擾動效應(yīng)的動力學(xué)特征及判據(jù)[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2015年S1期

3 蔣金泉;武泉林;曲華;;硬厚巖層下逆斷層采動應(yīng)力演化與斷層活化特征[J];煤炭學(xué)報;2015年02期

4 張緩緩;劉啟蒙;張周鑫;宋馬可;;大型斷層采動活化特征及對斷層防水煤柱影響模擬研究[J];煤礦安全;2014年12期

5 王東;;斷層附近巷道控制機理與支護(hù)技術(shù)[J];煤炭技術(shù);2014年11期

6 王襄禹;柏建彪;李磊;韓志婷;;近斷層采動巷道變形破壞機制與控制技術(shù)研究[J];采礦與安全工程學(xué)報;2014年05期

7 劉洪儒;李宗超;代進(jìn);田浩;;正斷層下盤采動支承壓力分布及對上盤的影響分析[J];山東科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年03期

8 王濤;王f袒

本文編號：2737272