煤层巷道应力峰值区前缘探测试验研究

发布时间：2017-11-17 03:04

  本文关键词：煤层巷道应力峰值区前缘探测试验研究

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【摘要】：应力集中灾害主要是指矿井高应力区内煤体、顶底板以及断层等构造在受到外界扰动瞬间失稳破坏时,释放出巨大能量而引起的以猛烈震动和爆发式破坏为特征的矿山动力现象。随着煤矿开采深度加大,应力集中灾害已经对我国很多矿井的安全生产构成了严重的威胁。解决应力集中灾害的关键点,在于如何快速、有效地的确定高应力集中区域的范围和其边界。本文通过理论分析、实验室相似模拟实验,以及在北京长沟峪煤矿安子采区进行的实地调研与勘测,探讨并提出了以低应变动力测桩仪为主要仪器器材的全新探测应力集中区域的方法。在理论分析中,我们通过建立巷道顶板变形对煤层施加正应力的受力模型,根据格里菲斯裂隙理论以及库伦摩尔应力圆分析在该受力模型下裂隙的发育完整度和角度等。随后讨论了应力波在一维杆模型下的传播规律,低应变动力测桩仪的工作原理和在井下实地使用过程中可能需要的波速修正参数。在实验室实验中,通过建立等比例煤层相似模型,以及施加等比例正应力来模拟煤层在实际情况中的裂隙分布及发展规律。从裂隙分布的规律中来找寻煤层从脆性区过度到韧性区的边际,从而确定高应力集中区域的边界。在长沟峪煤矿的实地调研中,我们收集并研究了该矿地质条件,根据上覆岩层压强较高、相邻煤层硬度差别较大的特点,建立了扁担模型以及垂直于煤壁方向的一元杆模型。用前后单位体积内的煤中的裂隙分布作为未知变量来测量裂隙分布距离。通过测桩仪收集到的反射信号图像进行分析,从而可以较为清晰的确定煤炭弹塑性区域的边界。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD322

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本文编号：1194560