發(fā)布時(shí)間：2017-09-27 03:00

  本文關(guān)鍵詞：深部軟弱煤巖巷道松動(dòng)變形隨時(shí)間演化規(guī)律分析

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【摘要】：隨著煤礦開采強(qiáng)度的加大,淺部資源逐漸開采完畢,巷道開挖深度的不斷增加,一大批煤礦已進(jìn)入深部開采階段,深部開采帶來的難度及問題,已是我國煤炭行業(yè)不得不面對(duì)的問題,比如地溫高、瓦斯量大、礦壓大、支護(hù)困難等。煤巖作為一種巖性較弱的有機(jī)巖體,其對(duì)應(yīng)力溫度較為敏感,在深部條件下表現(xiàn)為強(qiáng)烈的流變變形特征。研究表明:深部巖石具有持續(xù)的強(qiáng)流變特性,表現(xiàn)為變形量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),即具有明顯的時(shí)間效應(yīng)。因此采用科學(xué)的研究方法對(duì)深部軟弱煤巖的蠕變特性及其變化規(guī)律開展研究,確定松動(dòng)圈范圍隨時(shí)間演化規(guī)律,對(duì)解決實(shí)際工程中與蠕變相關(guān)的問題具有理論和工程實(shí)際意義。本文在綜合分析國內(nèi)外巖石蠕變?cè)囼?yàn)及蠕變數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,開展了以下研究并得出一些結(jié)論:(1)采用SD-20巖石蠕變儀對(duì)煤巖進(jìn)行單軸分級(jí)加卸載蠕變壓縮試驗(yàn),并通過非線性擬合獲取煤巖的蠕變參數(shù)。通過對(duì)煤巖單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)曲線的分析,可以看到:在較低應(yīng)力水平下,煤巖試件蠕變由初始蠕變階段很快進(jìn)入穩(wěn)定蠕變階段,當(dāng)應(yīng)力水平超過其屈服極限時(shí),蠕變進(jìn)入等速蠕變階段,隨著時(shí)間的增加,應(yīng)變值逐漸增大,若應(yīng)變值超過其極限應(yīng)變值時(shí),試件將發(fā)生破壞。(2)采用有限差分軟件FLAC3D選擇應(yīng)變軟化/硬化模型結(jié)合Burger蠕變模型模擬了不同條件下(不同應(yīng)力、不同斷面形狀)深部軟弱煤巖巷道表面應(yīng)力變形隨蠕變時(shí)間變化規(guī)律。模擬結(jié)果表明:隨著應(yīng)力水平的提高,巷道頂板、底板及幫部的位移量逐漸增大,但增加幅度逐漸減小;在同一應(yīng)力水平下巷道表面位移量總體表現(xiàn)出“幫部位移量大于頂板位移量大于底板位移量”的特點(diǎn);埋深較深的巷道表面垂直應(yīng)力在一定時(shí)間內(nèi)逐漸增大,增長(zhǎng)速度先增大再減小,并且出現(xiàn)垂直應(yīng)力小幅減小的現(xiàn)象,即產(chǎn)生了應(yīng)力松弛現(xiàn)象;斷面形狀對(duì)巷道變形影響較大,矩形巷道的頂?shù)装寮皫筒课灰屏孔畲?直墻半圓拱次之,圓形巷道最小。(3)在巷道周邊10個(gè)方向上布置監(jiān)測(cè)點(diǎn),以位移衰減快慢系數(shù)作為判斷松動(dòng)圈厚度的標(biāo)準(zhǔn)確定了不同應(yīng)力下松動(dòng)圈范圍變化趨勢(shì)。模擬結(jié)果表明:在較低應(yīng)力水平下,巷道開挖初期,角部松動(dòng)圈發(fā)展滯后于巷道幫部和頂?shù)装?隨著蠕變時(shí)間的增加,松動(dòng)圈形狀更加飽滿,應(yīng)力越大,松動(dòng)圈形狀越接近于圓形。
【關(guān)鍵詞】：深部開采 單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn) 蠕變數(shù)值模擬 松動(dòng)圈范圍
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD32
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 第一章 緒論16-23
• 1.1 研究背景及意義16-17
• 1.2 研究現(xiàn)狀17-21
• 1.2.1 巖石蠕變?cè)囼?yàn)力學(xué)特性研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.2 巷道圍巖蠕變模擬研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.3 巖石蠕變力學(xué)模型研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.4 技術(shù)路線圖22-23
• 第二章 巖石蠕變理論研究23-37
• 2.1 巖石蠕變概述23-25
• 2.1.1 巖石蠕變的定義23-24
• 2.1.2 不同溫度、應(yīng)力條件下蠕變曲線24-25
• 2.2 巖石蠕變的類型25-26
• 2.3 巖石蠕變模型與本構(gòu)方程26-34
• 2.3.1 線性粘彈塑性流變模型26-31
• 2.3.2 非線性粘彈塑性流變模型31-33
• 2.3.3 經(jīng)驗(yàn)公式33-34
• 2.3.4 積分型本構(gòu)方程34
• 2.4 巖石蠕變性質(zhì)的影響因素34-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 深部煤巖物理力學(xué)參數(shù)測(cè)定與蠕變特性試驗(yàn)37-51
• 3.1 煤巖物理力學(xué)參數(shù)測(cè)定37-40
• 3.1.1 煤巖真密度測(cè)定38
• 3.1.2 煤巖彈性模量、泊松比測(cè)定38-40
• 3.2 煤巖單軸壓縮蠕變特性試驗(yàn)40-50
• 3.2.1 試驗(yàn)裝置40-41
• 3.2.2 試驗(yàn)方法與步驟41
• 3.2.3 蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)的處理方法41-43
• 3.2.4 煤巖單軸蠕變?cè)囼?yàn)43-49
• 3.2.5 煤巖蠕變模型參數(shù)的確定49-50
• 3.3 本章小結(jié)50-51
• 第四章 深部軟弱煤巖巷道蠕變數(shù)值模擬51-69
• 4.1 FLAC3D軟件簡(jiǎn)介51-55
• 4.1.1 FLAC3D軟件特點(diǎn)51
• 4.1.2 FLAC3D計(jì)算基本原理51-53
• 4.1.3 FLAC3D內(nèi)置模型53-54
• 4.1.4 FLAC3D軟件分析流程54-55
• 4.2 數(shù)值建模55-56
• 4.2.1 數(shù)值模型建立的原則55
• 4.2.2 數(shù)值模型的建立55-56
• 4.3 數(shù)值模型計(jì)算與數(shù)據(jù)處理56-68
• 4.3.1 不同應(yīng)力水平下巷道表面蠕變-時(shí)間曲線56-60
• 4.3.2 不同應(yīng)力水平下巷道表面圍巖應(yīng)力分布—時(shí)間曲線60-66
• 4.3.3 不同斷面形狀巷道表面圍巖位移—時(shí)間曲線66-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第五章 深部軟弱煤巖巷道松動(dòng)圈分布隨時(shí)間演化模擬分析69-91
• 5.1 松動(dòng)圈理論69-71
• 5.1.1 圍巖松動(dòng)圈形成原因及物理狀態(tài)69-70
• 5.1.2 圍巖松動(dòng)圈的性質(zhì)70-71
• 5.2 數(shù)值計(jì)算模型的建立與監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置71-72
• 5.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果72-86
• 5.3.1 應(yīng)力P=14MPa時(shí)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移衰減快慢系數(shù)及松動(dòng)圈范圍在不同蠕變時(shí)間下的變化分析72-77
• 5.3.2 應(yīng)力P=18MPa時(shí)，，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移衰減快慢系數(shù)期松動(dòng)范圍在不同蠕變時(shí)間下的變化分析77-81
• 5.3.3 應(yīng)力P=20MPa時(shí)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移衰減快慢系數(shù)及松動(dòng)圈范圍在不同蠕變時(shí)間下的變化分析81-86
• 5.4 松動(dòng)圈發(fā)展規(guī)律分析86-89
• 5.5 本章小結(jié)89-91
• 第六章 結(jié)論與展望91-93
• 6.1 結(jié)論91-92
• 6.2 展望92-93
• 致謝93-94
• 參考文獻(xiàn)94-97
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果97

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1 秦帥;宋宏偉;杜曉麗;王春苗;;松動(dòng)圈圍巖支護(hù)理論的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J];西部探礦工程;2011年12期

2 曲懋軒;侯克鵬;;松動(dòng)圈理論應(yīng)用概述[J];價(jià)值工程;2014年02期

3 李純潔;孔德森;王立才;肖慶華;諸葛祥華;;探地雷達(dá)在松動(dòng)圈確定與巷道支護(hù)參數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用[J];山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年01期

4 謝學(xué)斌;陳釗鋒;陳冰潔;;松動(dòng)圈理論在冬瓜山采礦巷道支護(hù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2012年03期

5 李鋒;;松動(dòng)圈理論在煤巷支護(hù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];煤炭技術(shù);2008年05期

6 王健;彭小躍;;松動(dòng)圈圍巖分類法在煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];礦業(yè)工程研究;2009年01期

7 李松強(qiáng);孫小巖;王會(huì)然;;松動(dòng)圈測(cè)試技術(shù)在大斷面煤巷支護(hù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];煤礦現(xiàn)代化;2010年06期

8 戴興國;黃毅;謝學(xué)斌;汪令輝;;基于松動(dòng)圈理論的充填體下巷道頂板安全厚度和支護(hù)方式[J];科技導(dǎo)報(bào);2013年01期

9 趙國彥;吳浩;;未確知聚類方法及其在松動(dòng)圈厚度預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J];科技導(dǎo)報(bào);2013年02期

10 任海峰;胡俊峰;索亮;;下峪口煤礦3_下~#煤層巷道松動(dòng)圈數(shù)值模擬研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2014年04期

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1 楊博;范志偉;;梁北礦松動(dòng)圈測(cè)試及圍巖分類[A];礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議論文選集[C];2002年

2 曾慶寬;;應(yīng)用松動(dòng)圈理論改善巷道支護(hù)[A];巖石力學(xué)理論與工程實(shí)踐[C];1997年

3 郭志宏;宋宏偉;靖洪文;周榮章;董方庭;;松動(dòng)圈煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法[A];世紀(jì)之交軟巖工程技術(shù)現(xiàn)狀與展望[C];1999年

4 鮑永聚;程山;;淺談曲江礦井深部地壓對(duì)巷道松動(dòng)圈的影響[A];礦山建設(shè)工程新進(jìn)展——2005全國礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議文集（下冊(cè)）[C];2005年

5 朱玉生;賀永年;;巷道交岔點(diǎn)頂板松動(dòng)圈及加強(qiáng)支護(hù)范圍的研究[A];第一屆中國水利水電巖土力學(xué)與工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2006年

6 郭天福;滕文虎;;基于松動(dòng)圈圍巖支護(hù)理論的軟巖巷道返修錨網(wǎng)支護(hù)設(shè)計(jì)[A];中國煤炭學(xué)會(huì)煤礦安全專業(yè)委員會(huì)2009年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

7 嵇闊春;;基于松動(dòng)圈理論下的巷道錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)[A];第十六屆六省礦山學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

8 陳秋紅;李仲奎;張志增;;松動(dòng)圈分區(qū)模型及其在地下工程反饋分析中的應(yīng)用[A];第十一次全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2010年

9 張進(jìn)軍;劉寧川;昝軍才;;大佛寺煤礦掘進(jìn)工作面卸壓松動(dòng)圈范圍的確定[A];安全高效礦井安全保障技術(shù)——陜西省煤炭學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（2011）[C];2011年

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1 劉斌;松樹鎮(zhèn)煤礦回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2014年

2 王軍;基于顆粒流軟件深部軟弱煤巖巷道松動(dòng)圈規(guī)律研究[D];安徽建筑大學(xué);2016年

3 焦鶴;不同深度深部軟弱煤巖松動(dòng)圈分析[D];安徽建筑大學(xué);2016年

4 徐盼;深部軟弱煤巖巷道松動(dòng)變形隨時(shí)間演化規(guī)律分析[D];安徽建筑大學(xué);2016年

5 萬串串;松動(dòng)圈理論在地下深部層狀圍巖支護(hù)中的應(yīng)用研究[D];中南大學(xué);2012年

6 檀遠(yuǎn)遠(yuǎn);復(fù)雜構(gòu)造帶回采巷道松動(dòng)圈確定與支護(hù)對(duì)策研究[D];安徽理工大學(xué);2009年

7 孫亞飛;小波分析理論應(yīng)用于巖石松動(dòng)圈聲波測(cè)試的研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

8 郭靖;沙曲礦回采巷道軟巖復(fù)合頂板支護(hù)研究[D];太原理工大學(xué);2006年

9 趙斌;特殊圍巖房柱應(yīng)力與變形規(guī)律及合理結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

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