本文關鍵詞：巷道掘進工作面超前應力峰值位置探測技術

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【摘要】：隨著我國煤礦逐漸進入深井開采模式,井下空間煤巖體應力分布變化越來越復雜,由采掘作業(yè)引起的煤巖動力災害現(xiàn)象也日趨嚴重。由于地應力在采掘作業(yè)過程中動態(tài)變化,實現(xiàn)地應力連續(xù)探測難度較大,長期以來地應力都不能作為突出危險性預測的指標,致使常規(guī)的預測技術存在缺陷。因此,如何準確并且及時地探測地應力分布特征是亟需解決的問題,有效探測采掘工作面超前應力峰值位置具有十分重要的意義。本文在對國內外彈性波波速預測煤巖動力災害工程實踐與技術成果綜合分析的基礎上,綜合運用理論分析、實驗室實驗、現(xiàn)場試驗及數(shù)值模擬的研究方法,重點進行了煤巖體彈性波產生和傳播機理的研究、煤巖體單軸加載“應力-波速”關系實驗室實驗以及現(xiàn)場試驗測試,提出采用彈性波手段來主動探測巷道掘進工作面超前應力峰值位置,取得以下結果:(1)通過研究發(fā)現(xiàn),煤巖體彈性波的產生與煤巖體內裂隙、孔隙的生成、擴展與斷裂息息相關。(2)實驗室單軸加載實驗表明:在同一方向上縱波波速和應力的變化趨勢是一致的。所以應力、應變和裂隙對波速的影響是同步一致的,縱波波速直接受裂隙數(shù)目和發(fā)育擴張程度的影響,反映在應力、應變與波速的變化關系上。(3)構建了掘進工作面鉆孔波速分布特征數(shù)學模型,通過波速分布特征反演掘進頭前方應力分布特征,在現(xiàn)場試驗中測得波速在掘進工作面超前5-7.5m最大,可判定掘進工作面前方5-7.5m處為應力集中區(qū)域。測試結果與傳統(tǒng)方法對比后具有高度的一致性,表明利用彈性波波速探測掘進工作面峰值位置具有一定的可行性與準確性。(4)根據(jù)現(xiàn)場測試結果與實際進尺情況提出循環(huán)進尺判據(jù):即二分之一準則,建議一次進尺的長度不要超過應力集中峰值位置的二分之一,或者始終保持有3m以上的超前卸壓帶。有效探測采掘工作面超前應力峰值位置具有十分重要的意義。本文提出采用彈性波手段來主動探測巷道掘進工作面超前應力峰值位置,以期為預防煤巖動力災害事故提供支持。
【關鍵詞】：彈性波 波速 巷道超前應力 峰值位置
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD32
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 變量注釋表16-17
• 1 緒論17-26
• 1.1 研究背景及意義17-18
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀18-23
• 1.3 存在問題23
• 1.4 研究內容23-24
• 1.5 研究思路24
• 1.6 研究工作進展24-26
• 2 煤巖體彈性波的基礎理論26-32
• 2.1 煤巖體彈性波產生機理26-27
• 2.2 煤巖體彈性波的傳播規(guī)律27-29
• 2.3 煤巖體彈性波的衰減29-31
• 2.4 本章小結31-32
• 3 超前應力峰值位置與煤巷進尺的關系研究32-41
• 3.1 FLAC 3D軟件簡介32
• 3.2 數(shù)值模型建立32-33
• 3.3 數(shù)值模擬分析33-37
• 3.4 應力峰值位置與煤巷進尺的關系分析37-40
• 3.5 本章小結40-41
• 4 受載煤巖體“應力-波速”關系的實驗研究41-53
• 4.1 實驗準備41-45
• 4.2 實驗內容與方案45
• 4.3 單軸加載條件下縱波波速與應力、應變關系的研究45-49
• 4.4 單軸循環(huán)加載條件下縱波波速與應力、應變關系的研究49-51
• 4.5 本章小結51-53
• 5 掘進工作面超前應力峰值位置探測試驗53-78
• 5.1 現(xiàn)場概況53-56
• 5.2 空芯包體應力計測試試驗56-67
• 5.3 掘進頭彈性波波速測試試驗67-76
• 5.4 基于超前應力峰值位置的掘進進尺判據(jù)76-77
• 5.5 本章小結77-78
• 6 結論與展望78-80
• 6.1 主要結論78-79
• 6.2 創(chuàng)新點79
• 6.3 研究展望79-80
• 參考文獻80-84
• 作者簡歷84-86
• 學位論文數(shù)據(jù)集86

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