倾斜煤层直角梯形巷道围岩应力非对称分布特征研究

发布时间：2020-12-21 09:46

　　我国西部地区倾斜煤层储量约占可采储量的10.1%左右,且煤质较好,具有很高的开采价值。但倾斜煤层开采过程中,由于倾角的影响导致巷道围岩应力呈现非对称分布特征,给巷道的稳定性控制和支护工程带来很大的困难。本文以神华宁夏煤业集团石炭井焦煤公司石炭井二矿区工程地质条件为背景,采用理论分析、数值模拟计算、室内相似模拟试验等方法对倾斜煤层直角梯形巷道围岩应力非对称分布特征进行研究,可为支护方案的选取提供科学依据。主要的工作和结论有:(1)通过理论分析可以看出:在倾斜煤层中开挖直角梯形巷道,直角梯形巷道围岩应力分布呈现明显的非对称特征,且与煤层倾角的大小、岩体结构和构造及地应力等因素有关,主要表现为巷道两帮、顶板及顶角围岩应力分布及变形量有明显差异,从而导致两帮发生非对称内挤、错位和变形破坏,且出现不对称底臌现象,导致底板及轨道向一侧偏斜,给巷道的正常使用造成很大的影响。(2)为了进一步分析其非对称特征,以石炭井二矿区工程地质条件为背景,采用FLAC3D有限差分法,对不同倾角倾斜煤层直角梯形巷道在不同地应力条件下的竖直应力、水平应力、竖直位移、水平位移以及塑性区等进行研究,结果表明:倾角越大,非对... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
        1.1.1 研究意义
        1.1.2 工程背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 倾斜煤层围岩应力分布规律力学机制的研究
        1.2.2 倾斜煤层围岩应力分布规律数值模拟的研究
        1.2.3 倾斜煤层围岩应力分布规律室内相似模拟试验的研究
    1.3 课题研究的内容及方法
    1.4 课题研究的技术路线
2 倾斜煤层巷道围岩应力非对称分布特征分析
    2.1 倾斜煤层巷道围岩应力非对称分布特征
        2.1.1 倾斜煤层巷道两帮围岩应力非对称分布特征
        2.1.2 倾斜煤层巷道顶板围岩应力非对称分布特征
        2.1.3 倾斜煤层巷道底板围岩应力非对称分布特征
    2.2 倾斜煤层巷道围岩非对称变形破坏特征
        2.2.1 倾斜煤层巷道两帮非对称变形破坏特征
        2.2.2 倾斜煤层巷道顶板非对称变形破坏特征
        2.2.3 倾斜煤层巷道底板非对称变形破坏特征
    2.3 倾斜煤层巷道围岩非对称变形破坏特征
    2.4 本章小结
3 巷道围岩应力非对称特征数值模拟分析
    3.1 数值计算
        3.1.1 计算参数的选取
        3.1.2 计算模型的建立及边界条件的确定
    3.2 数值模拟结果与分析
        3.2.1 巷道竖直应力分布特征
        3.2.2 巷道水平应力分布特征
        3.2.3 巷道竖直位移分布特征
        3.2.4 巷道水平位移分布特征
        3.2.5 巷道塑性区的变化
    3.3 本章小结
4 巷道围岩应力非对称特征试验研究
    4.1 相似模拟试验试验方案
        4.1.1 模拟试验相似原理
        4.1.2 试验的原型条件
        4.1.3 试验方案设计
        4.1.4 试验的模型材料及配比
        4.1.5 试验设备
    4.2 模型的制作和测试方案
        4.2.1 模型的制作
        4.2.2 材料力学性能的测定
        4.2.3 测点的布置
        4.2.4 测试方案
    4.3 巷道围岩应力分布规律分析
        4.3.1 巷道顶板围岩应力分布规律分析
        4.3.2 巷道两帮围岩应力分布规律分析
        4.3.3 巷道四个帮角处围岩应力分布规律分析
        4.3.4 巷道底板围岩应力分布规律分析
    4.4 巷道围岩变形规律分析
        4.4.1 巷道顶板围岩位移变化规律分析
        4.4.2 巷道两帮围岩位移变化规律分析
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]深部倾斜煤层巷道两帮应力特性的研究[J]. 刘建刚,曹安业,郁钟铭,井广成,刘洪洋.  中国煤炭. 2016(08)
[2]大倾角煤层围岩应力分布规律研究[J]. 柳研青,孔朋,高琳.  煤. 2016(06)
[3]特厚倾斜复合顶板巷道破坏特征与稳定性控制[J]. 苏学贵,宋选民,李浩春,原鸿鹄,李本奎,杜献杰.  采矿与安全工程学报. 2016(02)
[4]基于相似模拟实验的采动影响下覆岩移动规律研究[J]. 张俊文,钟帅,陈兵.  煤. 2016(01)
[5]采场围岩应力壳对破坏场的影响规律及应用[J]. 王磊,谢广祥,王金安.  煤炭学报. 2015(09)
[6]急倾斜软硬互层巷道变形破坏机制及支护技术研究[J]. 杨帆,陈卫忠,郑朋强,伍国军,袁敬强,于建新.  岩土力学. 2014(08)
[7]倾斜煤层煤柱覆岩结构特征及应力分布规律研究[J]. 门建光,王硕,袁瑞甫,李小军,焦振华,彭帅鹏.  煤炭科学技术. 2014(05)
[8]不同煤层倾角锚杆支护巷道围岩受力特征物理模拟研究[J]. 张向阳,杨科.  煤矿开采. 2014(02)
[9]倾斜煤层软岩巷道非对称变形机理分析[J]. 王红伟,伍永平.  陕西煤炭. 2013(05)
[10]大倾角开采围岩应力特征数值模拟研究[J]. 程同印.  煤炭与化工. 2013(09)

博士论文
[1]大倾角煤层长壁开采围岩应力演化及结构稳定性研究[D]. 王红伟.西安科技大学 2014
[2]深部倾斜岩层巷道非均称变形演化规律及稳定控制[D]. 吴海.中国矿业大学 2014
[3]大倾角煤层综采面围岩活动规律与支架适应性研究[D]. 温明明.中国矿业大学（北京） 2014

硕士论文
[1]大倾角综采面矿压显现特征及围岩破坏规律研究[D]. 闫化晴.安徽理工大学 2016
[2]大倾角煤层回采巷道围岩变形特征与支护参数研究[D]. 祁小虎.西安科技大学 2015
[3]深部缓倾斜软岩巷道非对称变形机理及稳定性控制研究[D]. 赵飞.太原理工大学 2015
[4]深部巷道围岩不对称变形机理研究[D]. 孟龙.安徽理工大学 2014
[5]硬顶条件下煤巷围岩稳定性模拟研究[D]. 姚锐.太原理工大学 2012



本文编号：2929620