本文選題：圍巖應(yīng)力場　切入點：深部軟弱煤巖　出處：《安徽建筑大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：煤礦的開采改變了原巖地應(yīng)力場與位移場,使得圍巖應(yīng)力重新分布,應(yīng)力密集區(qū)的高應(yīng)力會造成煤炭開采巷道的變形破壞,圍巖應(yīng)力場與位移場的分布規(guī)律研究對煤礦的安全開采至關(guān)重要。對于深部軟弱煤巖圍巖應(yīng)力場與位移場的單一的分析探索很少,幾乎沒有,特此,本篇論文對深部軟弱煤巖圍巖應(yīng)力場與位移場做系統(tǒng)多方面的研究,另外,使用傳統(tǒng)的深部軟弱圍巖的應(yīng)力場與位移場的研究方法,符合不了現(xiàn)代環(huán)境的要求,同時也不可以做簡潔、精確的探索分析。因此,本文通過數(shù)值模擬的五個模型的分析,從而建立對圍巖應(yīng)力場與位移場的分布規(guī)律進行研究,為煤礦的安全開采提供理論依據(jù)。依據(jù)矩形巷道的理論研究,得到其位移場與應(yīng)力場的基本分布狀況,從而發(fā)現(xiàn)巷道破壞規(guī)律,然后對深部軟弱煤巖應(yīng)力場與位移場的分布進行分析。確定煤巖應(yīng)力場與位移場分布的影響因素,使用合理的數(shù)值計算模型。通過巷道埋深的不同情況作為劃分標(biāo)準(zhǔn)。分別取500-1500m的煤巖埋深,使用其相應(yīng)的地應(yīng)力12Mpa,14Mpa,16Mp a,18Mpa,20Mpa的五種情況,作為數(shù)值模型分析的計算條件,同時選用3m×3m的煤巖巷道斷面,煤巖巖性使用口孜東礦11-2煤巖。在實驗室測定圍巖的力學(xué)參數(shù),選用摩爾-庫倫模型、應(yīng)變軟化模型,同時合理地劃分網(wǎng)格;選擇豎直與水平方向的網(wǎng)格,得到其位移場與應(yīng)力場,來判斷圍巖的塑性圈和松動圈的區(qū)域,根據(jù)水平與豎直方向的不同的臨界點,得出不同埋深的塑性圈和松動圈。依據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果,研究豎直與水平方向的應(yīng)力場與位移場變化的臨界點,找出巷道圍巖斷面最先破壞失穩(wěn)的關(guān)鍵部位,研究其規(guī)律性的結(jié)論。得出不同煤巖巷道埋深情況下,塑性圈和松動圈的分布規(guī)律。本文采用現(xiàn)場實測、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合綜合研究方法,對口孜東礦11-2深部軟弱煤巖圍巖應(yīng)力場及應(yīng)力場分布規(guī)律進行綜合分析。通過現(xiàn)場勘察,閱讀文獻資料,掌握一定的理論分析方法,結(jié)合現(xiàn)場工程地質(zhì),明確研究分析方法:數(shù)值模擬及現(xiàn)場試驗。理論分析采用國內(nèi)外研究出來的比較成熟的經(jīng)驗公式,得出口孜東礦11-2深部軟弱煤巖圍巖應(yīng)力場及應(yīng)力場的特點;運用數(shù)值模擬軟件FLAC3D建立需要挖掘的五個模型,獲得主應(yīng)力圖、兩個方向上的位移變化圖,根據(jù)不同巷道埋深得出口孜東礦11-2深部軟弱煤巖圍巖應(yīng)力場及應(yīng)力場分布的特點及其分布規(guī)律,對更深層次地探索深部軟弱煤巖圍巖應(yīng)力場與位移場的活動規(guī)律的研究做基礎(chǔ),也對瓦斯和煤炭的安全挖掘做出有意義的參考。
[Abstract]:The mining of coal mine has changed the stress field and displacement field of the original rock, which makes the stress of surrounding rock redistribution, and the high stress in the area with concentrated stress will cause the deformation and destruction of the roadway in coal mining. The study on the distribution of surrounding rock stress field and displacement field is very important to the safe mining of coal mine. In this paper, the stress field and displacement field of deep soft coal rock surrounding rock are systematically studied. In addition, the traditional research methods of stress field and displacement field of deep soft surrounding rock can not meet the requirements of modern environment. Therefore, through the analysis of five models of numerical simulation, the distribution of stress field and displacement field of surrounding rock is studied. According to the theoretical study of rectangular roadway, the basic distribution of displacement field and stress field is obtained, and the damage law of roadway is found. Then, the distribution of stress field and displacement field in soft coal and rock is analyzed, and the factors influencing the distribution of stress field and displacement field in coal and rock are determined. The reasonable numerical calculation model is used. According to the different conditions of roadway buried depth as the dividing standard, the coal and rock burial depth of 500-1500 m is taken separately, and the corresponding five cases of the geostress 12Mpa-14Mpa-14Mpa-16Mpa-18Mpa-20Mpa are used as the calculation conditions for the numerical model analysis. At the same time, the coal and rock roadway section of 3m 脳 3m is selected, and the coal and lithology of Kou Zidong Mine 11-2 is used. The mechanical parameters of surrounding rock are measured in laboratory, the Moor-Coulomb model and strain softening model are selected, and the mesh is reasonably divided. The displacement field and stress field of the vertical and horizontal grid are selected to judge the area of the plastic circle and the loose circle of surrounding rock, according to the different critical points in the horizontal and vertical directions, The plastic circle and loose circle with different buried depths are obtained. Based on the results of numerical simulation, the critical point of the change of vertical and horizontal stress field and displacement field is studied, and the key position of failure and instability of roadway surrounding rock section is found out. The distribution law of plastic circle and loose circle is obtained under different coal and rock roadway depth. In this paper, the method of field measurement, theoretical analysis and numerical simulation is used to study the distribution of plastic circle and loosening zone. The stress field and stress field distribution law of deep soft coal and rock surrounding rock of 11-2 deep soft coal mine are analyzed synthetically. Through site investigation, reading literature, mastering certain theoretical analysis method and combining with field engineering geology, this paper analyzes the stress field and stress field distribution of 11-2 deep soft coal rock. The research and analysis methods are as follows: numerical simulation and field test. The characteristics of stress field and stress field in the surrounding rock of 11-2 deep weak coal and rock are obtained by using the relatively mature empirical formula developed at home and abroad. Using the numerical simulation software FLAC3D to build five models that need to be excavated, the principal stress map and the displacement change diagram in two directions are obtained. According to the characteristics and distribution law of stress field and stress field distribution in the surrounding rock of 11-2 deep soft coal and rock in different roadway buried depth, this paper makes a foundation for further research on the activity law of stress field and displacement field in deep soft coal rock surrounding rock. It also makes a meaningful reference for the safe excavation of gas and coal.
【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】：2016
【分類號】：TD325

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本文編號：1568323