风氧化富水巷道变形失稳垮冒机理与控制研究
发布时间：2022-12-22 02:08
煤层浅埋区域和提高开采上限地段风氧化侵蚀明显,煤岩微观结构连结弱化,强度衰减,层状沉积结构中黏土类矿物填隙比重增高,遇水泥化严重。风氧化围岩巷道,尤其是顶板淋涌水加剧承载结构劣变进程,存在失稳垮冒重大安全隐患,亟需进行基础理论研究和控制技术创新。本文围绕风氧化煤岩变异特性、巷道围岩失稳垮冒机理等科学问题,以典型矿区风氧化巷道围岩失稳垮冒控制为工程背景,综合采用文献综述、实验室测试分析、相似模拟、数值模拟及理论分析等研究方法,系统研究了风氧化富水巷道变形失稳垮冒机理与控制技术。基于风氧化岩石力学属性及矿物组分变异特性测试分析,形成了岩体风氧化程度分级评价新方法;建立了不同风氧化程度岩体本构方程和强度参数衰减模型,揭示了风氧化巷道开挖卸荷剪胀扩容的力学机制;采用自主研制的风氧化富水巷道围岩变形破坏相似模拟实验平台,开展了不同风氧化程度巷道失稳垮冒物理模拟,对比分析了不同风氧化程度巷道围岩变形演化过程及宏观破坏特征;提出并工业性实施了风氧化富水巷道围岩控制关键技术。主要研究成果如下:（1）实验得出了典型矿区风氧化砂岩与泥岩的力学属性、微观结构及矿物组分变异特性。风氧化砂岩强度衰减,孔隙率增大...
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 存在的问题
1.4 研究内容与方法
2 风氧化岩体变异属性及风氧化程度分级评价
2.1 风氧化岩体变异属性
2.2 风氧化程度分级评价
2.3 本章小结
3 风氧化巷道变形破坏力学机理
3.1 风氧化巷道开挖卸荷力学模型
3.2 风氧化巷道本构模型
3.3 非圆形巷道的近似圆形处理方法
3.4 风氧化巷道围岩力学分析
3.5 风氧化巷道围岩力学响应参数分析
3.6 本章小结
4 风氧化富水巷道变形失稳特征模拟研究
4.1 不同风氧化程度相似材料的选择与制备
4.2 风氧化巷道变形失稳垮冒相似模拟实验平台
4.3 实验原型与实验准备
4.4 流固耦合数值模拟
4.5 模拟结果综合分析
4.6 本章小结
5 风氧化富水巷道围岩控制关键技术
5.1 间歇式注浆原位改性
5.2 格栅钢架锚喷支护技术
5.3 风氧化巷道围岩稳定性控制工程实践
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 研究存在的问题及展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]水环境作用下采动诱发冲积层沉降特征及机理分析[J]. 李春意,刘红元,崔希民,车宇航. 中国矿业大学学报. 2019(01)
[2]考虑应变软化和扩容的圆形巷道围岩强度准则效应[J]. 潘继良,高召宁,任奋华. 煤炭学报. 2018(12)
[3]高应力卸荷条件下砂岩扩容特征及其剪胀角函数[J]. 李建朋,高岭,母焕胜. 岩土力学. 2019(06)
[4]基于DEM-CFD方法的基坑工程漏水漏砂引发地层运移规律的数值模拟[J]. 戴轩,郑刚,程雪松,霍海峰. 岩石力学与工程学报. 2019(02)
[5]含杂质盐岩三点弯曲变形破坏特征试验研究[J]. 李志成,刘建锋,邓朝福,曾寅. 岩土工程学报. 2018(S2)
[6]土质边坡的饱和-非饱和渗流分析及特殊应力修正[J]. 谢强,田大浪,刘金辉,张建华,张志斌. 岩土力学. 2019(03)
[7]薄基岩采场覆岩破断机理及风氧化带整体注浆加固技术[J]. 张华磊,涂敏,程桦,唐永志. 煤炭学报. 2018(08)
[8]深部巷道断层涌水治理研究[J]. 李海燕,胥洪彬,李召峰,李红伟,张红军,张益杰,常涛. 采矿与安全工程学报. 2018(03)
[9]山浪煤矿风氧化带围岩力学性能实验研究[J]. 李清,张随喜,于强,徐文龙,朱各勇. 煤炭技术. 2018(04)
[10]厚风氧化带注浆改性后采场矿压显现特征分析[J]. 徐华生,彭世龙,荣传新,程桦,侯俊领. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2017(06)
博士论文
[1]水力压裂诱导含天然缺陷页岩裂隙扩展机制及应用研究[D]. 种照辉.中国矿业大学 2018
[2]深部巷道耦合支承层力学分析及分层支护控制研究[D]. 彭瑞.安徽理工大学 2017
[3]软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩运移规律及水砂防控技术研究[D]. 刘生优.中国矿业大学 2017
[4]官地矿综放工作面围岩注浆加固技术及应用[D]. 李健.太原理工大学 2017
[5]节理岩体宏观变形特性研究及工程应用[D]. 向前.武汉大学 2016
[6]软岩巷道峰后锚固承载结构弱化失稳机理及稳定控制技术[D]. 王其洲.中国矿业大学 2016
[7]脆性岩石强度与变形特性研究[D]. 彭俊.武汉大学 2015
[8]煤矿巷道锚杆锚索托锚力演化机理及围岩控制技术[D]. 郑西贵.中国矿业大学 2013
[9]氧化带大断面硐室围岩变形机制及支护技术研究[D]. 张志康.中国矿业大学（北京） 2013
[10]隧道初期支护与软弱围岩作用机理及应用[D]. 陈峰宾.北京交通大学 2012
硕士论文
[1]厚松散含水层下薄基岩采场水—岩耦合致灾机理研究[D]. 任启寒.安徽理工大学 2017
[2]数字散斑技术在保护层开采物理相似模拟实验中的应用研究[D]. 杨亚会.重庆大学 2017
[3]深埋破碎岩体劈裂渗透及卸压诱导注浆扩散机制[D]. 冯冰.中国矿业大学 2017
[4]风氧化软岩巷道变形机理及其控制研究[D]. 李晓鹏.太原理工大学 2015
[5]口孜东矿13-1煤层顶板工程地质特征及稳定性评价[D]. 陈贵祥.安徽理工大学 2014
[6]深部粘土—煤系风化岩接触带类型及开采致灾机理研究[D]. 岳艳艳.中国矿业大学 2014
本文编号：3723228
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 存在的问题
1.4 研究内容与方法
2 风氧化岩体变异属性及风氧化程度分级评价
2.1 风氧化岩体变异属性
2.2 风氧化程度分级评价
2.3 本章小结
3 风氧化巷道变形破坏力学机理
3.1 风氧化巷道开挖卸荷力学模型
3.2 风氧化巷道本构模型
3.3 非圆形巷道的近似圆形处理方法
3.4 风氧化巷道围岩力学分析
3.5 风氧化巷道围岩力学响应参数分析
3.6 本章小结
4 风氧化富水巷道变形失稳特征模拟研究
4.1 不同风氧化程度相似材料的选择与制备
4.2 风氧化巷道变形失稳垮冒相似模拟实验平台
4.3 实验原型与实验准备
4.4 流固耦合数值模拟
4.5 模拟结果综合分析
4.6 本章小结
5 风氧化富水巷道围岩控制关键技术
5.1 间歇式注浆原位改性
5.2 格栅钢架锚喷支护技术
5.3 风氧化巷道围岩稳定性控制工程实践
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 研究存在的问题及展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]水环境作用下采动诱发冲积层沉降特征及机理分析[J]. 李春意,刘红元,崔希民,车宇航. 中国矿业大学学报. 2019(01)
[2]考虑应变软化和扩容的圆形巷道围岩强度准则效应[J]. 潘继良,高召宁,任奋华. 煤炭学报. 2018(12)
[3]高应力卸荷条件下砂岩扩容特征及其剪胀角函数[J]. 李建朋,高岭,母焕胜. 岩土力学. 2019(06)
[4]基于DEM-CFD方法的基坑工程漏水漏砂引发地层运移规律的数值模拟[J]. 戴轩,郑刚,程雪松,霍海峰. 岩石力学与工程学报. 2019(02)
[5]含杂质盐岩三点弯曲变形破坏特征试验研究[J]. 李志成,刘建锋,邓朝福,曾寅. 岩土工程学报. 2018(S2)
[6]土质边坡的饱和-非饱和渗流分析及特殊应力修正[J]. 谢强,田大浪,刘金辉,张建华,张志斌. 岩土力学. 2019(03)
[7]薄基岩采场覆岩破断机理及风氧化带整体注浆加固技术[J]. 张华磊,涂敏,程桦,唐永志. 煤炭学报. 2018(08)
[8]深部巷道断层涌水治理研究[J]. 李海燕,胥洪彬,李召峰,李红伟,张红军,张益杰,常涛. 采矿与安全工程学报. 2018(03)
[9]山浪煤矿风氧化带围岩力学性能实验研究[J]. 李清,张随喜,于强,徐文龙,朱各勇. 煤炭技术. 2018(04)
[10]厚风氧化带注浆改性后采场矿压显现特征分析[J]. 徐华生,彭世龙,荣传新,程桦,侯俊领. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2017(06)
博士论文
[1]水力压裂诱导含天然缺陷页岩裂隙扩展机制及应用研究[D]. 种照辉.中国矿业大学 2018
[2]深部巷道耦合支承层力学分析及分层支护控制研究[D]. 彭瑞.安徽理工大学 2017
[3]软弱覆岩强含水层下综放开采覆岩运移规律及水砂防控技术研究[D]. 刘生优.中国矿业大学 2017
[4]官地矿综放工作面围岩注浆加固技术及应用[D]. 李健.太原理工大学 2017
[5]节理岩体宏观变形特性研究及工程应用[D]. 向前.武汉大学 2016
[6]软岩巷道峰后锚固承载结构弱化失稳机理及稳定控制技术[D]. 王其洲.中国矿业大学 2016
[7]脆性岩石强度与变形特性研究[D]. 彭俊.武汉大学 2015
[8]煤矿巷道锚杆锚索托锚力演化机理及围岩控制技术[D]. 郑西贵.中国矿业大学 2013
[9]氧化带大断面硐室围岩变形机制及支护技术研究[D]. 张志康.中国矿业大学（北京） 2013
[10]隧道初期支护与软弱围岩作用机理及应用[D]. 陈峰宾.北京交通大学 2012
硕士论文
[1]厚松散含水层下薄基岩采场水—岩耦合致灾机理研究[D]. 任启寒.安徽理工大学 2017
[2]数字散斑技术在保护层开采物理相似模拟实验中的应用研究[D]. 杨亚会.重庆大学 2017
[3]深埋破碎岩体劈裂渗透及卸压诱导注浆扩散机制[D]. 冯冰.中国矿业大学 2017
[4]风氧化软岩巷道变形机理及其控制研究[D]. 李晓鹏.太原理工大学 2015
[5]口孜东矿13-1煤层顶板工程地质特征及稳定性评价[D]. 陈贵祥.安徽理工大学 2014
[6]深部粘土—煤系风化岩接触带类型及开采致灾机理研究[D]. 岳艳艳.中国矿业大学 2014
本文编号：3723228
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/3723228.html
