本文關(guān)鍵詞：礦震對巷道的沖擊損傷機理及保護層抗震效應研究

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【摘要】：隨著我國煤礦開采強度和深度的不斷增加,礦井內(nèi)部發(fā)生礦震的數(shù)量與強度呈上升趨勢,因此,由礦震誘發(fā)的巷道型沖擊礦壓事故危害增加。保護層對礦震起到良好的消弱作用,但其消弱效果并沒有進行過細致的研究。針對這種現(xiàn)狀,本文采用試驗研究、動力學計算、數(shù)值模擬及工程案例分析等研究方法,研究了礦震對巷道圍巖的沖擊破壞機理及保護層的抗震效應,提出了巷道合理的防沖布置方式及巷道沖擊危險臨界參考值和沖擊破壞值的確定方法,主要結(jié)論如下:(1)基于能量輸入速率與巖石破壞機理和破壞形態(tài)的關(guān)系,分析了不同能量輸入速率下巖石內(nèi)部微裂隙的活動及破壞形態(tài),結(jié)果表明:能量輸入速率越大,巖石的破壞形態(tài)越劇烈,即礦震能級越大,誘發(fā)的巷道沖擊越劇烈。(2)通過動力學計算,探究了礦震波在巷道圍巖附近形成的動態(tài)應力場分布規(guī)律,結(jié)果表明:隨著波長的變短,徑向應力場分布由O型向倒D型轉(zhuǎn)變,環(huán)向應力場分布由O型向θ型轉(zhuǎn)變。即,當波長較長時,礦震波在巷道周圍形成的應力場幾乎是均勻場,巷道的破壞具有整體性和突然性;當波長較短時,礦震波在巷道周圍產(chǎn)生的動態(tài)應力場具有明顯的空間性,因此,巷道的破壞具有空間性。(3)通過FLAC2D數(shù)值模擬軟件,探究了不同能級礦震對巷道的破壞規(guī)律以及不同巖性層中的巷道對礦震擾動的響應差異性,并根據(jù)煤礦實際礦震發(fā)生規(guī)律、地質(zhì)條件和巷道需求提出了巷道合理的防沖布置方式及巷道沖擊危險臨界參考值和沖擊破壞值的確定方法,結(jié)果表明:礦震能級越強,對巷道的沖擊破壞越嚴重,以本次模擬為例,礦震能級由105J到106J加載變化過程中,巷道承載力逐漸失穩(wěn);巖石的自穩(wěn)能力越強,其抗沖擊能力越強,所以巖巷的抗沖擊能力大于煤巷,然而巖巷的蓄能強于煤巷;因此,需要綜合考慮巷道使用需求、礦震規(guī)律和地質(zhì)條件確定巷道的合理布置方式。(4)通過FLAC2D數(shù)值模擬軟件,探究了礦震對保護層結(jié)構(gòu)下巷道的作用規(guī)律,得到了保護層的抗震效應規(guī)律。結(jié)果表明:保護層結(jié)構(gòu)對巷道具有良好的防沖保護作用,以3m厚度的保護層為例,礦震波經(jīng)過保護層后衰減了3個能級;但礦震能級越大,對保護層下巷道的影響越劇烈,因此出于安全考慮,巷道盡量布置在保護層結(jié)構(gòu)下,但也應該加強沖擊監(jiān)測,必要時進行解危處理。(5)結(jié)合現(xiàn)場實際工程案例,以巨野礦區(qū)趙樓煤礦一次強礦震誘沖案例和礦震累計擾動對巷道的破壞規(guī)律為研究對象,探究了趙樓煤礦強礦震誘沖特征和實際沖擊破壞值的合理選取原則及巷道的合理布置方式。該論文有圖50幅,表10個,參考文獻105篇。
【關(guān)鍵詞】：礦震 沖擊礦壓 巷道沖擊 保護層
【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】：TD324
【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17-19
• 1.2 研究現(xiàn)狀綜述19-23
• 1.3 主要研究內(nèi)容23-24
• 1.4 研究方法24-25
• 1.5 研究路線25-26
• 2 動力擾動對巖石破壞形態(tài)的試驗研究26-35
• 2.1 引言26
• 2.2 試驗目的、內(nèi)容及方案26-28
• 2.3 能量的輸入速率與巖石的聲發(fā)射特征28-33
• 2.4 能量的輸入速率與巖石的破壞形態(tài)33-34
• 2.5 小結(jié)34-35
• 3 礦震波對巷道破壞形態(tài)的力學分析35-43
• 3.1 引言35
• 3.2 礦震波的力學特性35-40
• 3.3 礦震波對巷道的破壞性分析40-42
• 3.4 小結(jié)42-43
• 4 礦震對巷道沖擊破壞的規(guī)律研究43-61
• 4.1 引言43
• 4.2 數(shù)值模型的建立43-46
• 4.3 不同能級礦震對巷道破壞的規(guī)律分析46-54
• 4.4 不同巖性層中的巷道對礦震沖擊的響應差異分析54-58
• 4.5 錨桿對巷道的控制作用分析58-60
• 4.6 小結(jié)60-61
• 5 保護層抗震效應分析61-69
• 5.1 引言61
• 5.2 保護層上方礦震產(chǎn)生原因分析61-62
• 5.3 保護層對礦震波能量耗散機理分析62-64
• 5.4 保護層礦震效應分析64-66
• 5.5 不同能級礦震對保護層下巷道破壞的規(guī)律分析66-68
• 5.6 小結(jié)68-69
• 6 案例分析69-76
• 6.1 一次強礦震誘發(fā)沖擊實例69-73
• 6.2 礦震影響下巷道布置實例73-76
• 7 主要結(jié)論76-78
• 參考文獻78-83
• 作者簡歷83-85
• 學位論文數(shù)據(jù)集85

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;Prevention and forecasting of rock burst hazards in coal mines[J];Mining Science and Technology;2009年05期

，

本文編號：999594