本文關(guān)鍵詞：強(qiáng)度折減法在立井揭煤突出危險(xiǎn)性分析中的應(yīng)用

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【摘要】：煤與瓦斯突出是煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程中的一種強(qiáng)大的地質(zhì)災(zāi)害,是一種伴有劇烈聲響和強(qiáng)烈沖擊的異常的動(dòng)力現(xiàn)象。由淺部不斷擴(kuò)展到深部開(kāi)采以及開(kāi)采強(qiáng)度的增大,立井揭穿具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性煤層的危險(xiǎn)性也在增加,給煤礦的安全高效生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的壓力。近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元分析軟件的發(fā)展成熟,有限元強(qiáng)度折減法已被絕大多數(shù)學(xué)者與工程技術(shù)人員認(rèn)可,在巖土工程領(lǐng)域的應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。有限元強(qiáng)度折減法極大地?cái)U(kuò)大了極限分析法的適用性,能對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜的巖土工程問(wèn)題進(jìn)行分析,不受幾何形狀,邊界條件和材料不均勻性的約束,此外,有限元強(qiáng)度折減法可以自動(dòng)生成破壞面,不需要像傳統(tǒng)極限分析方法那樣先假設(shè)破壞面的位置。本文主要將有限元強(qiáng)度折減法運(yùn)用到立井揭煤數(shù)值模擬中,研究分析立井揭煤過(guò)程中掘進(jìn)工作面煤巖體應(yīng)力分布規(guī)律和煤層塑性區(qū)位置范圍,進(jìn)而指導(dǎo)礦井揭煤現(xiàn)場(chǎng)前探鉆孔和瓦斯抽放鉆孔的設(shè)計(jì),對(duì)防治煤與瓦斯突出具有十分巨大的理論和實(shí)踐意義。本文以淮南潘三礦深部進(jìn)風(fēng)井立井掘進(jìn)工作面為研究對(duì)象,利用有限元強(qiáng)度折減法,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)收集資料、理論分析和數(shù)值模擬,對(duì)立井揭煤中掘進(jìn)工作面煤巖體應(yīng)力分布規(guī)律和煤層塑性區(qū)位置范圍變化進(jìn)行了研究和分析。數(shù)值模擬結(jié)果表明：不同井筒直徑、不同巖柱厚度和不同煤層瓦斯壓力條件下立井掘進(jìn)工作面周圍煤巖體的應(yīng)力分布規(guī)律大體相似,都存在著應(yīng)力集中區(qū),卸壓區(qū)和原始應(yīng)力區(qū)。針對(duì)立井掘進(jìn)工作面周圍煤巖體應(yīng)力分布特點(diǎn),采用扇形密集鉆孔連續(xù)抽采瓦斯,抽采49天左右,累計(jì)抽采煤層瓦斯量53991m3,煤層瓦斯預(yù)抽率高達(dá)50.8%,5-2煤組評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)殘余瓦斯壓力最大值為0.05MPa,殘余瓦斯含量最大值為2.6m3/t。有效的降低了煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量,防突效果十分顯著。研究成果對(duì)于指導(dǎo)礦井井下鉆孔的布置、測(cè)定瓦斯壓力和含量和防治煤與瓦斯突出動(dòng)力現(xiàn)象具有相當(dāng)重要的意義,有效地保證了礦井的安全生產(chǎn)。
【關(guān)鍵詞】：強(qiáng)度折減法 煤與瓦斯突出 ABAQUS 應(yīng)力分布 瓦斯壓力 瓦斯抽采 防突措施
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD713
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 問(wèn)題的提出及其研究意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 強(qiáng)度折減法發(fā)展現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 立井揭突出煤層研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線19-22
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容19
• 1.3.2 技術(shù)路線19-22
• 2 有限元強(qiáng)度折減法理論22-30
• 2.1 有限元強(qiáng)度折減法的原理22-23
• 2.2 有限元強(qiáng)度折減法的優(yōu)勢(shì)23
• 2.3 有限元強(qiáng)度折減法滿足條件23-24
• 2.4 書(shū)館構(gòu)模型的選取24-25
• 2.4.1 彈性本構(gòu)模型24
• 2.4.2 理想彈塑性本構(gòu)模型24-25
• 2.4.3 強(qiáng)度折減法中材料本構(gòu)模型的選擇25
• 2.5 有限元模型極限狀態(tài)的判據(jù)25
• 2.6 屈服準(zhǔn)則的研究與選用25-28
• 2.6.1 廣義米賽斯準(zhǔn)則25-27
• 2.6.2 摩爾-庫(kù)侖屈服準(zhǔn)則27-28
• 2.7 網(wǎng)格劃分以及計(jì)算參數(shù)對(duì)計(jì)算精度的影響28-30
• 3 強(qiáng)度折減法在立井揭煤中的數(shù)值模擬30-48
• 3.1 ABAQUS有限元軟件30-31
• 3.2 ABAQUS/Standard中流體滲流問(wèn)題31
• 3.3 物理模型的建立31-33
• 3.4 強(qiáng)度折減法在ABAQUS中的運(yùn)用33
• 3.5 數(shù)值模擬結(jié)果分析33-46
• 3.5.1 不同井筒直徑下掘進(jìn)工作面煤巖體應(yīng)力和煤層塑性區(qū)分布規(guī)律及其模擬結(jié)果分析33-37
• 3.5.2 不同巖柱厚度下掘進(jìn)工作面煤巖體應(yīng)力和煤層塑性區(qū)分布規(guī)律及其模擬結(jié)果分析37-42
• 3.5.3 不同瓦斯壓力下掘進(jìn)工作面煤巖體應(yīng)力和煤層塑性區(qū)分布規(guī)律及其模擬結(jié)果分析42-46
• 3.6 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)46
• 3.7 本章小結(jié)46-48
• 4 潘三礦深部進(jìn)風(fēng)井立井揭煤突出危險(xiǎn)性分析應(yīng)用48-64
• 4.1 深部進(jìn)風(fēng)井井筒概況48-49
• 4.2 煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)49-57
• 4.2.1 前探鉆孔設(shè)計(jì)50
• 4.2.2 測(cè)壓鉆孔設(shè)計(jì)50-54
• 4.2.3 煤層瓦斯壓力測(cè)定54-55
• 4.2.4 煤層瓦斯含量測(cè)算55-57
• 4.3 防突技術(shù)措施57-60
• 4.4 瓦斯抽采效果考查60-61
• 4.5 防突效果分析61-62
• 4.5.1 殘余瓦斯壓力測(cè)定61
• 4.5.2 殘余瓦斯含量測(cè)算61-62
• 4.6 本章小結(jié)62-64
• 5 結(jié)論與展望64-66
• 5.1 主要結(jié)論64-65
• 5.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 6 致謝70-72
• 7 作者簡(jiǎn)介及研究生階段取得的成果72

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