本文關(guān)鍵詞：沖擊危險(xiǎn)性厚煤層采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)特征研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)》 2011年

采礦巖石壓力拱演化規(guī)律及其應(yīng)用的研究

杜曉麗  

【摘要】：采動(dòng)作用下的巖體應(yīng)力轉(zhuǎn)移變化所形成的壓力拱演化規(guī)律研究,對(duì)于解決深部開(kāi)采存在的軟巖支護(hù)和沖擊地壓等問(wèn)題具有重要的科學(xué)價(jià)值。利用數(shù)值模擬、相似物理模型、現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)用相結(jié)合的方法,研究了工作面推進(jìn)過(guò)程中巖石壓力拱的形成和演化規(guī)律;探討了壓力拱的影響因素;分析了采礦動(dòng)壓對(duì)附近巷道圍巖穩(wěn)定及沖擊地壓的影響;進(jìn)而將壓力拱的演化規(guī)律用于沖擊地壓的防治實(shí)踐中,取得了如下的重要成果及創(chuàng)新點(diǎn): (1)采煤工作面推進(jìn)過(guò)程中,采空區(qū)圍巖應(yīng)力不斷轉(zhuǎn)移,引起圍巖應(yīng)力集中、影響范圍增大,在上覆巖層重力的作用下,形成了環(huán)繞采空區(qū)的巖石壓力拱,其空間形態(tài)近似為長(zhǎng)軸在開(kāi)采面推進(jìn)向,短軸在工作面切眼向的隱形雞蛋形厚壁壓力拱結(jié)構(gòu)。工作面推進(jìn)開(kāi)始后,在工作面走向剖面的壓力拱由長(zhǎng)軸在工作面的垂直向過(guò)渡到平行向,并保持;而工作面傾向剖面的壓力拱始終保持長(zhǎng)軸在垂直向。隨采空區(qū)的增加,壓力拱的外邊界向深部巖體移動(dòng),壓力拱拱體變厚,壓力拱內(nèi)的巖石應(yīng)力增加。 (2)工作面推進(jìn)過(guò)程中數(shù)值逐漸增大,應(yīng)力集中區(qū)域自采空面向周邊擴(kuò)展、向前推進(jìn)、且不斷變化。工作面推進(jìn)距離相同時(shí),近工作面巷道圍巖應(yīng)力曲線呈階梯狀變化,遠(yuǎn)工作面巷道圍巖應(yīng)力呈規(guī)則狀的曲線變化,靠工作面幫圍巖應(yīng)力數(shù)值和增加梯度大于遠(yuǎn)工作面幫圍巖;采礦動(dòng)壓引起工作面附近巷道圍巖應(yīng)力集中、彈性變形能積聚,具備發(fā)生沖擊地壓的應(yīng)力條件。同時(shí)說(shuō)明位于采煤工作面附近的采礦巷道處于應(yīng)力增高的動(dòng)壓作用區(qū),具備發(fā)生沖擊地壓的應(yīng)力條件。 (3)影響壓力拱的主要因素有采礦工作面埋深、采空區(qū)寬度、采空區(qū)長(zhǎng)度。當(dāng)采空區(qū)寬度增加時(shí),引起壓力拱拱體厚度變大,上下位層巖中的拱體內(nèi)邊界外移;當(dāng)采空區(qū)長(zhǎng)度的增加時(shí),導(dǎo)致上下位巖層內(nèi)沿走向的壓力拱內(nèi)邊界外移,而沿傾向的壓力拱無(wú)變化;當(dāng)工作面埋深能形成完整的壓力拱后,增加埋深不會(huì)改變壓力拱的空間形態(tài),但拱內(nèi)巖體應(yīng)力隨埋深的增大而增加。 (4)采煤工作面推進(jìn)過(guò)程中,圍巖應(yīng)力不斷轉(zhuǎn)移和調(diào)整,在層狀巖體的一定范圍內(nèi)能形成動(dòng)態(tài)的壓力拱,其空間形態(tài)與演化規(guī)律與均質(zhì)巖體的數(shù)值模擬結(jié)果相符較好。相似模擬試驗(yàn)再現(xiàn)了采空區(qū)覆巖運(yùn)動(dòng)和破壞的情景,冒落的宏觀成拱效應(yīng)明顯。 (5)壓力拱演化規(guī)律研究成果應(yīng)用于工程實(shí)踐表明,某礦采空區(qū)在21141工作面推進(jìn)前,壓力拱的形態(tài)與已存在采空區(qū)的空間形態(tài)有關(guān)。采空區(qū)越長(zhǎng),壓力拱的長(zhǎng)軸越大,其扁平率就越小;隨采場(chǎng)工作面的推進(jìn)采空區(qū)的增大,采場(chǎng)壓力拱呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化,壓力拱的內(nèi)外邊界具有逐步向上擴(kuò)展、向切眼前推進(jìn)的特點(diǎn)�；夭�21141工作面形成的壓力拱向采場(chǎng)集中軌道大巷轉(zhuǎn)移,引起巷道圍巖應(yīng)力增加、彈性變形能積聚,巷道發(fā)生沖擊地壓的危險(xiǎn)增加。 (6)在工程應(yīng)用中,基于壓力拱內(nèi)邊界到巷道的距離、壓力拱的拱體厚度,劃分了某礦軸向軌道大巷的沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域,得到由高到低的順序?yàn)?1375～1475 m段1605～1615 m段1135～1145 m段1475～1525 m段1275～1375 m段。為該礦發(fā)生沖擊地壓評(píng)價(jià),采取防治措施,保證安全措施提供了一定依據(jù)。 該論文有圖63幅,表6個(gè),參考文獻(xiàn)143篇。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TD325
【目錄】：

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3 王賢能,黃潤(rùn)秋;巖石卸荷破壞特征與巖爆效應(yīng)[J];山地研究;1998年04期

4 景詩(shī)庭;地下結(jié)構(gòu)可靠度分析研究之進(jìn)展[J];石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào);1995年02期

5 楊強(qiáng),張浩,周維垣;基于格構(gòu)模型的巖石類(lèi)材料破壞過(guò)程的數(shù)值模擬[J];水利學(xué)報(bào);2002年04期

6 譚以安;巖爆形成機(jī)理研究[J];水文地質(zhì)工程地質(zhì);1989年01期

7 李偉,謝和平,王啟智;大理巖動(dòng)態(tài)拉伸強(qiáng)度及彈性模量的SHPB實(shí)驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2005年02期

8 于廣明,謝和平,周宏偉,張玉卓,楊倫;結(jié)構(gòu)化巖體采動(dòng)裂隙分布規(guī)律與分形性實(shí)驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);1998年02期

9 朱素平，周楚良;地下圓形隧道圍巖穩(wěn)定性的粘彈性力學(xué)分析[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1994年03期

10 林樂(lè)彬;劉寒冰;劉輝;;隧道圍巖壓力的應(yīng)力分析方法[J];土木工程學(xué)報(bào);2007年08期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 毛德兵;齊慶新;王永秀;徐方軍;;沖擊危險(xiǎn)性厚煤層合理開(kāi)采方法研究[A];中國(guó)科協(xié)2004年學(xué)術(shù)年會(huì)第16分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2004年

2 潘俊峰;;3DEC及其在煤礦開(kāi)采中的應(yīng)用[A];采礦工程學(xué)新論——北京開(kāi)采所研究生論文集[C];2005年

3 錢(qián)七虎;;非線性巖石力學(xué)的新進(jìn)展——深部巖體力學(xué)的若干關(guān)鍵問(wèn)題[A];第八次全國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2004年

4 何滿潮;;深部開(kāi)采工程巖石力學(xué)現(xiàn)狀及其展望[A];第八次全國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2004年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 蘇仲杰;采動(dòng)覆巖離層變形機(jī)理研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2002年

2 潘立友;沖擊地壓前兆信息的可識(shí)別性研究及應(yīng)用[D];山東科技大學(xué);2003年

3 陳學(xué)華;構(gòu)造應(yīng)力型沖擊地壓發(fā)生條件研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2004年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 胡大江;煤巖損傷特性及沖擊地壓的研究[D];重慶大學(xué);2002年

2 常聚才;基于應(yīng)力殼綜放面頂煤巖運(yùn)移規(guī)律研究[D];安徽理工大學(xué);2005年

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  本文關(guān)鍵詞：沖擊危險(xiǎn)性厚煤層采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)特征研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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