本文關(guān)鍵詞：深部開采擾動誘發(fā)圍巖應(yīng)力場及能量場演化規(guī)律研究　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 深部 擾動圍巖 主應(yīng)力路徑 主應(yīng)力方向 能量演化

【摘要】：深部工程擾動引起的圍巖應(yīng)力場動態(tài)調(diào)整和能量場積聚耗散是造成深部工程動力災(zāi)害的主要原因。目前,國內(nèi)外對于深部采掘引起的圍巖應(yīng)力場分布規(guī)律研究主要集中在支承壓力分布等方面,缺少對開采引起的三維應(yīng)力路徑與應(yīng)力方向演化規(guī)律的研究。本文運(yùn)用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對深部開采擾動誘發(fā)的圍巖主應(yīng)力路徑與主應(yīng)力方向變化以及能量場演化規(guī)律進(jìn)行了深入、系統(tǒng)地研究,取得的主要成果如下:(1)采用應(yīng)變軟化本構(gòu)模型,建立了回采巷道掘進(jìn)和工作面回采的三維數(shù)值計算模型,得到了采掘過程中超前工作面支承壓力的分布規(guī)律,數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)吻合良好,證明了數(shù)值模型的正確性。(2)基于建立的三維數(shù)值模型,運(yùn)用Fish語言編程計算了回采巷道掘進(jìn)和工作面回采過程中巷道頂?shù)装搴蛶筒棵簬r體的主應(yīng)力分量,系統(tǒng)分析了巷道頂?shù)装搴蛶筒坎煌恢锰幹鲬?yīng)力大小隨采掘推進(jìn)過程的演化規(guī)律,得到了六種不同的深部擾動圍巖典型的主應(yīng)力演化路徑。(3)基于推導(dǎo)的空間主應(yīng)力方向解析公式與建立的三維數(shù)值模型,采用Python語言編程計算了主應(yīng)力方向的方位角和傾角。利用等角度烏爾夫投影圖,系統(tǒng)分析了巷道頂?shù)装搴蛶筒坎煌恢锰幹鲬?yīng)力方向隨采掘推進(jìn)過程的演化規(guī)律,得到了四種不同的深部擾動圍巖典型的主應(yīng)力方向演化特征。(4)利用圍巖彈性應(yīng)變能解析公式與建立的數(shù)值模型,系統(tǒng)分析了巷道頂?shù)装搴蛶筒坎煌恢锰?圍巖彈性應(yīng)變能隨采掘推進(jìn)過程的演化規(guī)律,得到了深部擾動圍巖彈性應(yīng)變能的積聚耗散跟其所處的位置的關(guān)系,從能量的積聚與耗散角度揭示了深部開采擾動圍巖動力災(zāi)害產(chǎn)生的機(jī)理。
[Abstract]:Dynamic adjustment of surrounding rock stress field and accumulation and dissipation of energy field caused by deep engineering disturbance are the main causes of deep engineering dynamic disaster. The distribution of surrounding rock stress field caused by deep excavation at home and abroad is mainly focused on the distribution of supporting pressure and so on. Lack of research on three-dimensional stress path and stress direction evolution law caused by mining. This paper uses the combination of theoretical analysis and numerical simulation method. In this paper, the variation of principal stress path and direction of principal stress and the evolution of energy field induced by deep mining disturbance are deeply studied. The main results obtained are as follows: 1) strain softening constitutive model is adopted. The three-dimensional numerical calculation model of roadway driving and mining face is established, and the distribution law of supporting pressure in advance face is obtained. The results of numerical simulation are in good agreement with the field measured data. The correctness of the numerical model is proved. The main stress components of the roof and floor and the coal and rock mass of the roof and the roof of the roadway during the mining process of the roadway and the working face are calculated by programming with Fish language. The evolution law of the principal stress at different positions of roadway roof and floor with the process of excavation and propulsion is analyzed systematically. Six typical principal stress evolution paths of deep disturbed surrounding rock are obtained. Based on the derived analytical formula of spatial principal stress direction and the established three-dimensional numerical model. The azimuth and dip angle of principal stress direction are calculated by Python language, and the equal angle Ulf projection diagram is used to calculate the azimuth and dip angle of principal stress direction. The evolution law of the direction of principal stress in different positions of roadway roof and floor with the process of excavation and propulsion is analyzed systematically. Four typical principal stress direction evolution characteristics of deep disturbed surrounding rock are obtained. (4) the analytical formula of elastic strain energy of surrounding rock and the established numerical model are obtained. The evolution of elastic strain energy of surrounding rock at different positions of roadway roof, floor and side is systematically analyzed, and the relationship between the accumulation and dissipation of elastic strain energy of deep disturbed surrounding rock and its location is obtained. From the point of energy accumulation and dissipation, the mechanism of dynamic disasters caused by deep mining disturbance surrounding rock is revealed.
【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】：2016
【分類號】：TD32

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本文編號：1387982