基于断层带瓦斯突出的巷道冲击波对围岩的三维动力效应

发布时间：2018-06-03 12:27

本文选题：采矿工程 + 断层瓦斯突出　；参考：《岩石力学与工程学报》2015年09期

【摘要】：为了探索断层带瓦斯突出对巷道围岩的三维动力效应问题,基于峰值超压和速度方程等波动基本理论,结合大平煤矿10·20瓦斯突出事故,应用LS-DYNA与LS-Pre Post有限元软件,对冲击波传播特征以及巷道围岩的破坏规律进行数值模拟。研究结果表明:(1)沿巷道轴向,在扇形冲击波前锋与巷道顶板交界部位,岩体冲击质点的动力响应最为明显,速度峰值可达到78.015 cm/s,构成巷道围岩最大破坏区;最大破坏区前方为冲击波作用的盲区,岩体动力响应比较弱,本案例盲区长度约为2.1 m;最大破坏区后方为冲击波作用的衰减区。衰减区内围岩仍有侵蚀现象,本案例侵蚀区极限长达280 m。(2)在巷道横向剖面上,冲击波对巷道侧壁的侵蚀相对较轻。距离掌子面120 m范围内,顶板节点的速度和位移峰值均比侧壁节点的相应值高2~4倍;而120 m以外,顶板和侧壁的速度与位移值逐渐趋于相同。(3)当岩体较为软弱时,其冲击质点振幅较大。当岩体弹性模量减小到0.05 GPa时,振幅已增加到64.776 mm,巷道破坏效应也相应增大。而硬岩中的冲击波衰减较慢,容易诱发地(矿)震。
[Abstract]:In order to explore the three-dimensional dynamic effect of tunnel surrounding rock, based on the basic theory of peak overpressure and velocity equation, combined with the 10. 20 gas outburst accident in Daping Coal Mine, LS-DYNA and LS-Pre Post finite element software are applied to the numerical simulation of the characteristics of shock wave propagation and the failure law of the surrounding rock of the roadway. The results show that: (1) along the axial direction of the roadway, the dynamic response of the rock mass impact point is most obvious in the boundary between the fan-shaped shock wave forward and the roof of the roadway. The peak velocity of the rock mass can reach to 78.015 cm/s, which constitutes the maximum damage area of the roadway surrounding rock; the front of the maximum failure area is the blind area of the impact wave action, the dynamic response of the rock mass is weak, and the length of the blind area of this case is about about the length of the case. It is 2.1 m, the rear of the maximum failure area is the attenuation area of shock wave action. The surrounding rock still has erosion phenomenon in the attenuation area. The limit of this case is up to 280 M. (2) in the lateral section of the roadway, the erosion of the impact wave is relatively light on the side wall of the roadway. The peak velocity and displacement peak of the top plate node are all compared to the side wall node within the range of the distance from the palm surface in the range of 120 m. The value of the stress is 2~4 times higher than that of 120 m, and the velocity and displacement value of the roof and the side wall gradually tend to be the same. (3) when the rock mass is weak, the amplitude of the impact particle is larger. When the elastic modulus of rock mass decreases to 0.05 GPa, the amplitude has increased to 64.776 mm, and the damage effect of the roadway is also increased correspondingly. Mine) earthquake.
【作者单位】：郑州大学水利与环境学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(41272339)
【分类号】：TD713;TD322

【参考文献】

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【共引文献】

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