本文關(guān)鍵詞：基于顆粒流軟件深部軟弱煤巖巷道松動(dòng)圈規(guī)律研究

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【摘要】：煤礦開采日益加深,到達(dá)深部后軟弱煤巖巷道松動(dòng)破碎后更加難以支護(hù)。本文以深部軟弱煤巖巷道在高地應(yīng)力下松動(dòng)圈規(guī)律作為研究對(duì)象。通過(guò)顆粒流軟件數(shù)值模擬確定煤巖物理力學(xué)細(xì)觀參數(shù)。進(jìn)行了不同側(cè)壓比、不同應(yīng)力水平、不同巷道斷面、多因素、多水平的建模。并監(jiān)測(cè)模型幫部和頂部的應(yīng)力、位移值。經(jīng)過(guò)后處理并結(jié)合模型松動(dòng)破碎圖總結(jié)了松動(dòng)圈擴(kuò)展變化規(guī)律,松動(dòng)圈形態(tài)特征規(guī)律,松動(dòng)圈分區(qū)破壞特征,松動(dòng)圈深度判別方法。隨著開采深度的增加,巷道圍巖松動(dòng)圈不斷擴(kuò)展。但埋深在臨界深度以上的巷道圍巖松動(dòng)圈深度較小,巷道發(fā)生松動(dòng)破壞后圍巖可以繼續(xù)保持穩(wěn)定。當(dāng)埋深在臨界深度以下的巷道圍巖發(fā)生松動(dòng)破壞后,巷道松動(dòng)圈深度大幅增加,在圍巖發(fā)揮自身承載力后仍不能保持穩(wěn)定。在沒有支護(hù)的條件下,巷道將會(huì)變形至趨于閉合。由模擬得到的結(jié)果,可以推測(cè)當(dāng)巷道處在的應(yīng)力場(chǎng)中等效應(yīng)力大于等于巖石單軸抗壓強(qiáng)度時(shí)。則此巷道所處深度為臨界深度,其以下部分為深部區(qū)域。松動(dòng)圈形態(tài)取決于地應(yīng)力場(chǎng)側(cè)壓比和巷道所處的深度。當(dāng)巷道深度在臨界深度之上時(shí),巷道幫部松動(dòng)圈深度和頂部松動(dòng)圈深度之比接近側(cè)壓比的倒數(shù);當(dāng)巷道深度在臨界深度之下時(shí),巷道幫部松動(dòng)圈深度加距巷道中心距離和頂部松動(dòng)圈深度加距巷道中心距離之比接近于側(cè)壓比倒數(shù)。即側(cè)壓比不等于一時(shí),松動(dòng)圈形狀為橢圓形,橢圓形長(zhǎng)軸與最小地應(yīng)力方向平行。圍巖在松動(dòng)圈長(zhǎng)軸端產(chǎn)生大量剪切斜向裂紋,在短軸端產(chǎn)生大量環(huán)向裂紋;側(cè)壓比等于一時(shí)松動(dòng)圈形狀為圓形,只有少量剪切裂紋和環(huán)形裂紋。當(dāng)巷道在臨界深度以下時(shí),由于重力作用頂部松動(dòng)圈深度將比底部深度大。松動(dòng)圈表現(xiàn)為整體上移。當(dāng)巷道處于臨界深度以下時(shí),圍巖松動(dòng)圈中易形成分區(qū)破碎情況。在應(yīng)力圖中表現(xiàn)為松動(dòng)圈區(qū)間內(nèi)一段區(qū)域徑向應(yīng)力先減小后增加,環(huán)向應(yīng)力先增大后減小。即徑向應(yīng)力曲線為凹線形,環(huán)向應(yīng)力曲線為凸線形。以此辨別松動(dòng)圈中分區(qū)破碎的發(fā)生。松動(dòng)圈深度判別方法與臨界深度有關(guān)。當(dāng)巷道深度在臨界深度之上時(shí),松動(dòng)圈破碎范圍小,通過(guò)應(yīng)力圖無(wú)法得到準(zhǔn)確的范圍值。宜采用不同點(diǎn)的位移量判別松動(dòng)圈大小。各點(diǎn)位移量出現(xiàn)拐點(diǎn)處深度即為松動(dòng)圈深度;當(dāng)巷道深度在臨界深度之下時(shí),松動(dòng)圈破碎范圍大,尤其是發(fā)生分區(qū)破壞后。未破壞的區(qū)域巖體影響其后松動(dòng)體的位移。對(duì)此宜采用測(cè)量不同點(diǎn)的應(yīng)力值判別。當(dāng)圍巖應(yīng)力到達(dá)或超過(guò)的點(diǎn)即為出了松動(dòng)圈范圍。
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD32

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本文編號(hào)：1233870