本文關鍵詞：深部軟弱煤巖巷道松動變形隨時間演化規(guī)律分析

  更多相關文章： 深部開采 單軸壓縮蠕變試驗 蠕變數(shù)值模擬 松動圈范圍

【摘要】：隨著煤礦開采強度的加大,淺部資源逐漸開采完畢,巷道開挖深度的不斷增加,一大批煤礦已進入深部開采階段,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,比如地溫高、瓦斯量大、礦壓大、支護困難等。煤巖作為一種巖性較弱的有機巖體,其對應力溫度較為敏感,在深部條件下表現(xiàn)為強烈的流變變形特征。研究表明:深部巖石具有持續(xù)的強流變特性,表現(xiàn)為變形量大、持續(xù)時間長,即具有明顯的時間效應。因此采用科學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,確定松動圈范圍隨時間演化規(guī)律,對解決實際工程中與蠕變相關的問題具有理論和工程實際意義。本文在綜合分析國內外巖石蠕變試驗及蠕變數(shù)值模擬的基礎上,開展了以下研究并得出一些結論:(1)采用SD-20巖石蠕變儀對煤巖進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:在較低應力水平下,煤巖試件蠕變由初始蠕變階段很快進入穩(wěn)定蠕變階段,當應力水平超過其屈服極限時,蠕變進入等速蠕變階段,隨著時間的增加,應變值逐漸增大,若應變值超過其極限應變值時,試件將發(fā)生破壞。(2)采用有限差分軟件FLAC3D選擇應變軟化/硬化模型結合Burger蠕變模型模擬了不同條件下(不同應力、不同斷面形狀)深部軟弱煤巖巷道表面應力變形隨蠕變時間變化規(guī)律。模擬結果表明:隨著應力水平的提高,巷道頂板、底板及幫部的位移量逐漸增大,但增加幅度逐漸減小;在同一應力水平下巷道表面位移量總體表現(xiàn)出“幫部位移量大于頂板位移量大于底板位移量”的特點;埋深較深的巷道表面垂直應力在一定時間內逐漸增大,增長速度先增大再減小,并且出現(xiàn)垂直應力小幅減小的現(xiàn)象,即產(chǎn)生了應力松弛現(xiàn)象;斷面形狀對巷道變形影響較大,矩形巷道的頂?shù)装寮皫筒课灰屏孔畲?直墻半圓拱次之,圓形巷道最小。(3)在巷道周邊10個方向上布置監(jiān)測點,以位移衰減快慢系數(shù)作為判斷松動圈厚度的標準確定了不同應力下松動圈范圍變化趨勢。模擬結果表明:在較低應力水平下,巷道開挖初期,角部松動圈發(fā)展滯后于巷道幫部和頂?shù)装?隨著蠕變時間的增加,松動圈形狀更加飽滿,應力越大,松動圈形狀越接近于圓形。
【關鍵詞】：深部開采 單軸壓縮蠕變試驗 蠕變數(shù)值模擬 松動圈范圍
【學位授予單位】：安徽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD32
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 第一章 緒論16-23
• 1.1 研究背景及意義16-17
• 1.2 研究現(xiàn)狀17-21
• 1.2.1 巖石蠕變試驗力學特性研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.2 巷道圍巖蠕變模擬研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.3 巖石蠕變力學模型研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 研究內容21-22
• 1.4 技術路線圖22-23
• 第二章 巖石蠕變理論研究23-37
• 2.1 巖石蠕變概述23-25
• 2.1.1 巖石蠕變的定義23-24
• 2.1.2 不同溫度、應力條件下蠕變曲線24-25
• 2.2 巖石蠕變的類型25-26
• 2.3 巖石蠕變模型與本構方程26-34
• 2.3.1 線性粘彈塑性流變模型26-31
• 2.3.2 非線性粘彈塑性流變模型31-33
• 2.3.3 經(jīng)驗公式33-34
• 2.3.4 積分型本構方程34
• 2.4 巖石蠕變性質的影響因素34-36
• 2.5 本章小結36-37
• 第三章 深部煤巖物理力學參數(shù)測定與蠕變特性試驗37-51
• 3.1 煤巖物理力學參數(shù)測定37-40
• 3.1.1 煤巖真密度測定38
• 3.1.2 煤巖彈性模量、泊松比測定38-40
• 3.2 煤巖單軸壓縮蠕變特性試驗40-50
• 3.2.1 試驗裝置40-41
• 3.2.2 試驗方法與步驟41
• 3.2.3 蠕變試驗數(shù)據(jù)的處理方法41-43
• 3.2.4 煤巖單軸蠕變試驗43-49
• 3.2.5 煤巖蠕變模型參數(shù)的確定49-50
• 3.3 本章小結50-51
• 第四章 深部軟弱煤巖巷道蠕變數(shù)值模擬51-69
• 4.1 FLAC3D軟件簡介51-55
• 4.1.1 FLAC3D軟件特點51
• 4.1.2 FLAC3D計算基本原理51-53
• 4.1.3 FLAC3D內置模型53-54
• 4.1.4 FLAC3D軟件分析流程54-55
• 4.2 數(shù)值建模55-56
• 4.2.1 數(shù)值模型建立的原則55
• 4.2.2 數(shù)值模型的建立55-56
• 4.3 數(shù)值模型計算與數(shù)據(jù)處理56-68
• 4.3.1 不同應力水平下巷道表面蠕變-時間曲線56-60
• 4.3.2 不同應力水平下巷道表面圍巖應力分布—時間曲線60-66
• 4.3.3 不同斷面形狀巷道表面圍巖位移—時間曲線66-68
• 4.4 本章小結68-69
• 第五章 深部軟弱煤巖巷道松動圈分布隨時間演化模擬分析69-91
• 5.1 松動圈理論69-71
• 5.1.1 圍巖松動圈形成原因及物理狀態(tài)69-70
• 5.1.2 圍巖松動圈的性質70-71
• 5.2 數(shù)值計算模型的建立與監(jiān)測點布置71-72
• 5.3 數(shù)值計算結果72-86
• 5.3.1 應力P=14MPa時，監(jiān)測點位移衰減快慢系數(shù)及松動圈范圍在不同蠕變時間下的變化分析72-77
• 5.3.2 應力P=18MPa時，，監(jiān)測點位移衰減快慢系數(shù)期松動范圍在不同蠕變時間下的變化分析77-81
• 5.3.3 應力P=20MPa時，監(jiān)測點位移衰減快慢系數(shù)及松動圈范圍在不同蠕變時間下的變化分析81-86
• 5.4 松動圈發(fā)展規(guī)律分析86-89
• 5.5 本章小結89-91
• 第六章 結論與展望91-93
• 6.1 結論91-92
• 6.2 展望92-93
• 致謝93-94
• 參考文獻94-97
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果97

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1 秦帥;宋宏偉;杜曉麗;王春苗;;松動圈圍巖支護理論的研究與應用現(xiàn)狀[J];西部探礦工程;2011年12期

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3 李純潔;孔德森;王立才;肖慶華;諸葛祥華;;探地雷達在松動圈確定與巷道支護參數(shù)優(yōu)化中的應用[J];山東科技大學學報(自然科學版);2008年01期

4 謝學斌;陳釗鋒;陳冰潔;;松動圈理論在冬瓜山采礦巷道支護設計中的應用[J];鐵道科學與工程學報;2012年03期

5 李鋒;;松動圈理論在煤巷支護設計中的應用[J];煤炭技術;2008年05期

6 王健;彭小躍;;松動圈圍巖分類法在煤巷錨桿支護設計中的應用[J];礦業(yè)工程研究;2009年01期

7 李松強;孫小巖;王會然;;松動圈測試技術在大斷面煤巷支護設計中的應用[J];煤礦現(xiàn)代化;2010年06期

8 戴興國;黃毅;謝學斌;汪令輝;;基于松動圈理論的充填體下巷道頂板安全厚度和支護方式[J];科技導報;2013年01期

9 趙國彥;吳浩;;未確知聚類方法及其在松動圈厚度預測中的應用[J];科技導報;2013年02期

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1 楊博;范志偉;;梁北礦松動圈測試及圍巖分類[A];礦山建設學術會議論文選集[C];2002年

2 曾慶寬;;應用松動圈理論改善巷道支護[A];巖石力學理論與工程實踐[C];1997年

3 郭志宏;宋宏偉;靖洪文;周榮章;董方庭;;松動圈煤巷錨桿支護設計方法[A];世紀之交軟巖工程技術現(xiàn)狀與展望[C];1999年

4 鮑永聚;程山;;淺談曲江礦井深部地壓對巷道松動圈的影響[A];礦山建設工程新進展——2005全國礦山建設學術會議文集（下冊）[C];2005年

5 朱玉生;賀永年;;巷道交岔點頂板松動圈及加強支護范圍的研究[A];第一屆中國水利水電巖土力學與工程學術討論會論文集（下冊）[C];2006年

6 郭天福;滕文虎;;基于松動圈圍巖支護理論的軟巖巷道返修錨網(wǎng)支護設計[A];中國煤炭學會煤礦安全專業(yè)委員會2009年學術研討會論文集[C];2009年

7 嵇闊春;;基于松動圈理論下的巷道錨網(wǎng)噴支護技術[A];第十六屆六省礦山學術交流會論文集[C];2009年

8 陳秋紅;李仲奎;張志增;;松動圈分區(qū)模型及其在地下工程反饋分析中的應用[A];第十一次全國巖石力學與工程學術大會論文集[C];2010年

9 張進軍;劉寧川;昝軍才;;大佛寺煤礦掘進工作面卸壓松動圈范圍的確定[A];安全高效礦井安全保障技術——陜西省煤炭學會學術年會論文集（2011）[C];2011年

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1 劉斌;松樹鎮(zhèn)煤礦回采巷道支護設計研究[D];遼寧工程技術大學;2014年

2 王軍;基于顆粒流軟件深部軟弱煤巖巷道松動圈規(guī)律研究[D];安徽建筑大學;2016年

3 焦鶴;不同深度深部軟弱煤巖松動圈分析[D];安徽建筑大學;2016年

4 徐盼;深部軟弱煤巖巷道松動變形隨時間演化規(guī)律分析[D];安徽建筑大學;2016年

5 萬串串;松動圈理論在地下深部層狀圍巖支護中的應用研究[D];中南大學;2012年

6 檀遠遠;復雜構造帶回采巷道松動圈確定與支護對策研究[D];安徽理工大學;2009年

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8 郭靖;沙曲礦回采巷道軟巖復合頂板支護研究[D];太原理工大學;2006年

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本文編號：927224