卸压法在冲击型深井回采巷道安全稳定控制中的应用研究
发布时间：2021-12-11 23:12
论文结合山东某冲击型深井35003工作面回采巷道围岩变形极其严重,深部高应力软岩易破坏难支护的特点开展研究。根据该矿井建设的地质勘探资料,研究确定了研究区域内相关岩体的物理力学性态参数值;比较研究、分析了传统高应力软岩巷道变形控制技术存在的不足,系统研究了卸压技术、卸压机理;研究设计了冲击型深井回采巷道支护设计方案及卸压孔的布置方式;通过采用计算机模拟技术建立了研究区域计算机模拟计算的地质模型,模拟分析了单独掘进巷道并采取钻孔卸压技术对其卸压后,该回采巷道围岩的应力、应变状态以及卸压孔的开孔效果;优化得出山东某矿35003工作面回采巷道卸压支护的最佳方案,并采用计算机模拟技术开展了数值分析、验证;以将围岩变形控制在合理范围内、保证该矿煤炭回采工作能够安全顺利进行,为该矿井安全正常生产提供了指导。
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
钻孔卸压原理图
第20页上海应用技术大学硕士学位论文3.2卸压孔的力学特性分析对所研究的卸压孔提出以下基本假设:1）围岩为均质、各向同性的线弹性体，且无蠕变或粘性特性;2）当卸压孔本身位于地表一定深度下时，忽略钻孔周围一定区域自重的影响，原岩应力为各向等压状态，侧压力系数取1;3）钻孔长度为无限长，钻孔半径为钻孔为r的圆形，钻孔作平面应变问题处理。取钻孔的圆心为坐标原点，ra为钻孔半径，rb为钻孔相应应力和变形影响圈半径，钻孔力学模型如图3.2所示。图3.2钻孔模型示意图Fig3.2Schematicdiagramofthedrillingmodel3.2.1钻孔围岩弹性分析根据上所示卸压孔周围的应力应变问题近似等同于有一定厚度圆环的应力应变问题，此时我们近似假设为厚壁圆筒的弹性问题。此时较为特殊的是弹性区r2的半径趋近于∞，且塑性区半径与弹性区半径r1/r2趋近于0，带入厚壁圆筒所得应力公式:r212221212221212222(1)(1)errrrrPPrrrrrr2222112221(1)rrPPrr（3-1）2112221212221212222(1)(1)(1)errrrrPPrrrrrr2221122212(1)rrPPrr（3-2）将r2的半径趋近于∞带入厚壁圆筒所得应变公式：
第22页上海应用技术大学硕士学位论文应力圆与强度可知有以下关系，如图3.3。图3.3塑性区内应力圆与强度曲线关系Fig3.3Relationshipbetweenstresscircleandintensitycurveinplasticzone即当强度曲线与莫尔圆相切时，岩体此时即为塑性状态，此时由图3.3可得：2sincot2PPrPPrc(1sin)(1sin)2cosPPrc（3-8）式中：Pr—为塑性区轴向应力P—为塑性区切向应力c—为粘聚力联立式（3-7）及式（3-8），即可得出极限平衡状态下的塑性区应力：2sinln(cot)ln1sinPrcrC（3-9）由于钻孔周围并没有相应的轴向应力，因此此时0Prra带入到式（3-9）得：2sinln(cot)ln1sinCca（3-10）将式（3-10）带入式（3-9）整理后可得：2sin1sincot()cotPrrcca（3-11）将式（3-10）带入式（3-8）整理后可得：
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国煤矿冲击地压发展70年:理论与技术体系的建立与思考[J]. 齐庆新,李一哲,赵善坤,张宁博,郑伟钰,李海涛,李宏艳. 煤炭科学技术. 2019(09)
[2]含卸压孔硬岩应力松弛特性试验研究[J]. 赵振华,张晓君,李晓程. 岩土力学. 2019(06)
[3]卸压槽卸压机理研究[J]. 吴蒸,张恩强,戚子特,刘萌. 煤矿安全. 2017(06)
[4]沿空掘巷综放开采卸压巷布置方式优化研究[J]. 张伟,顾士坦,孙伟芳,张强,顾清恒,贾光勇. 煤炭科学技术. 2017(02)
[5]A review of mechanism and prevention technologies of coal bumps in China[J]. Yaodong Jiang,Yixin Zhao,Hongwei Wang,Jie Zhu. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2017(01)
[6]大直径钻孔卸压深度优化数值模拟研究[J]. 孙东飞,刘彪. 煤炭技术. 2016(08)
[7]震源扰动型巷道冲击矿压破坏力能准则及实践[J]. 高明仕,赵一超,温颖远,程志超,权修才. 煤炭学报. 2016(04)
[8]深部开采沿空巷道冲击危险性的工程判据[J]. 姜福兴,王建超,孙广京,朱斯陶. 煤炭学报. 2015(08)
[9]煤层超高压定点水力压裂防冲工艺研究[J]. 黄广伟,姜福兴,翟明华,郭信山,张宗文,王博,黄俊锐. 煤矿安全. 2015(07)
[10]深井条带面高压逾裂煤层注水模拟与卸压应用[J]. 周刚,于岩斌,文金浩. 矿业安全与环保. 2015(02)
博士论文
[1]中国煤炭资源分布特征与勘查开发前景研究[D]. 宋洪柱.中国地质大学（北京） 2013
[2]高应力软岩巷道变形破坏特征及让压支护机理研究[D]. 杨峰.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]动压影响下大巷围岩变形机理与卸压控制研究[D]. 张向阳.安徽理工大学 2007
本文编号：3535570
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
钻孔卸压原理图
第20页上海应用技术大学硕士学位论文3.2卸压孔的力学特性分析对所研究的卸压孔提出以下基本假设:1）围岩为均质、各向同性的线弹性体，且无蠕变或粘性特性;2）当卸压孔本身位于地表一定深度下时，忽略钻孔周围一定区域自重的影响，原岩应力为各向等压状态，侧压力系数取1;3）钻孔长度为无限长，钻孔半径为钻孔为r的圆形，钻孔作平面应变问题处理。取钻孔的圆心为坐标原点，ra为钻孔半径，rb为钻孔相应应力和变形影响圈半径，钻孔力学模型如图3.2所示。图3.2钻孔模型示意图Fig3.2Schematicdiagramofthedrillingmodel3.2.1钻孔围岩弹性分析根据上所示卸压孔周围的应力应变问题近似等同于有一定厚度圆环的应力应变问题，此时我们近似假设为厚壁圆筒的弹性问题。此时较为特殊的是弹性区r2的半径趋近于∞，且塑性区半径与弹性区半径r1/r2趋近于0，带入厚壁圆筒所得应力公式:r212221212221212222(1)(1)errrrrPPrrrrrr2222112221(1)rrPPrr（3-1）2112221212221212222(1)(1)(1)errrrrPPrrrrrr2221122212(1)rrPPrr（3-2）将r2的半径趋近于∞带入厚壁圆筒所得应变公式：
第22页上海应用技术大学硕士学位论文应力圆与强度可知有以下关系，如图3.3。图3.3塑性区内应力圆与强度曲线关系Fig3.3Relationshipbetweenstresscircleandintensitycurveinplasticzone即当强度曲线与莫尔圆相切时，岩体此时即为塑性状态，此时由图3.3可得：2sincot2PPrPPrc(1sin)(1sin)2cosPPrc（3-8）式中：Pr—为塑性区轴向应力P—为塑性区切向应力c—为粘聚力联立式（3-7）及式（3-8），即可得出极限平衡状态下的塑性区应力：2sinln(cot)ln1sinPrcrC（3-9）由于钻孔周围并没有相应的轴向应力，因此此时0Prra带入到式（3-9）得：2sinln(cot)ln1sinCca（3-10）将式（3-10）带入式（3-9）整理后可得：2sin1sincot()cotPrrcca（3-11）将式（3-10）带入式（3-8）整理后可得：
【参考文献】：
期刊论文
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[9]煤层超高压定点水力压裂防冲工艺研究[J]. 黄广伟,姜福兴,翟明华,郭信山,张宗文,王博,黄俊锐. 煤矿安全. 2015(07)
[10]深井条带面高压逾裂煤层注水模拟与卸压应用[J]. 周刚,于岩斌,文金浩. 矿业安全与环保. 2015(02)
博士论文
[1]中国煤炭资源分布特征与勘查开发前景研究[D]. 宋洪柱.中国地质大学（北京） 2013
[2]高应力软岩巷道变形破坏特征及让压支护机理研究[D]. 杨峰.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]动压影响下大巷围岩变形机理与卸压控制研究[D]. 张向阳.安徽理工大学 2007
本文编号：3535570
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