大断面巷道围岩脉动卸压变形机理研究

发布时间：2017-08-17 15:22

  本文关键词：大断面巷道围岩脉动卸压变形机理研究

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【摘要】：高应力巷道围岩变形控制问题已成为深部地下工程亟需解决的难题之一。脉动卸压作为主要的辅助支护技术手段,既可以使煤层原有微裂隙进一步扩展,又可以产生新裂纹。由此降低巷道浅部围岩的应力、改善受力状态、提高稳定性、增大了煤层瓦斯解吸面、增强瓦斯抽采效果、减小煤层内的瓦斯压力、避免瓦斯超限灾害。因此,研究巷道围岩脉动卸压变形机理具有重要的理论和现实意义。本论文以王庄煤矿8110工作面为工程背景,综合运用理论分析、物理实验、数值计算、现场实践的手段系统研究了高应力区巷道围岩变形破坏规律,揭示了其变形破坏机理。在此基础上结合围岩地质条件,提出了深部煤巷围岩控制技术。取得如下研究结果:(1)开展了煤岩样物理力学特性研究,得到煤岩样抗拉强度、抗压强度、剪切强度、弹性模量、泊松比等基本物理力学参数。分析了煤(岩)样的变形特性和破坏特征。(2)建立了钻孔平面应变力学模型,得到了钻孔注水起裂压力在多因素耦合作用下的演化规律。(3)运用RFPA数值计算软件,创建了煤层瓦斯钻孔水力压裂数值分析模型,分析了煤层埋深、侧压系数和注水压力对煤层裂隙扩展和变形规律的影响。(4)建立了脉动卸压工作面数值计算模型,分析了煤层埋深、煤层强度、侧压系数及锚杆间排距与预紧力等参数对巷道围岩稳定性的影响规律。(5)提出了深部高应力巷道围岩控制术,本技术施工方案有效控制了8110工作面辅运顺槽围岩收敛变形,巷道围岩变形稳定后,满足现场安全生产设计要求。
【关键词】：脉动 卸压 变形机理
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD353
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-18
• 变量注释表18-19
• 1 绪论19-25
• 1.1 研究背景与意义19
• 1.2 国内外研究概况19-23
• 1.3 研究内容及技术路线23-25
• 2 大断面巷道围岩物理力学特性25-36
• 2.1 试验设计25-27
• 2.2 抗压强度试验27-30
• 2.3 抗拉强度试验30-33
• 2.4 抗剪强度试验33-35
• 2.5 小结35-36
• 3 动压巷道围岩钻孔起裂扩展分析36-41
• 3.1 煤层脉动卸压理论分析36-40
• 3.2 煤层脉动卸压增透分析40
• 3.3 小结40-41
• 4 巷道围岩脉动卸压增透机理41-51
• 4.1 计算模型方案设计41-42
• 4.2 脉动压裂卸压分析42-45
• 4.3 煤层强度影响分析45-47
• 4.4 应力瓦斯卸压分析47-50
• 4.5 小结50-51
• 5 大断面巷道围岩变形及控制机理51-88
• 5.1 计算模型及方案51-54
• 5.2 巷道埋深影响规律54-61
• 5.3 侧压力系数影响规律61-67
• 5.4 锚杆间排距的影响分析67-77
• 5.5 锚杆预紧力的影响分析77-79
• 5.6 脉动卸压前后对比分析79-86
• 5.7 小结86-88
• 6 巷道围岩脉动卸压实践88-93
• 6.1 井下实际地质条件88
• 6.2 围岩变形控制技术88-90
• 6.3 试验效果观测分析90-92
• 6.4 小结92-93
• 7 结论93-95
• 参考文献95-100
• 作者简历100-102
• 学位论文数据集102

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本文编号：689718