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急倾斜多煤层开采地表沉陷分区与围岩破坏机理——以木城涧煤矿大台井为例

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中国矿业大学学报 2013年第4期42卷 547-553页

作者：阎跃观戴华阳王忠武景胜强陈宏忠中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 北京昊华能源股份有限公司木城涧煤矿北京102304

为了研究急倾斜多煤层开采条件下地表及围岩移动变形特点,以木城涧煤矿大台井急倾斜多煤层开采为研究对象,进行了相似材料模拟研究.揭示了地表移动变形规律和围岩垮落、破坏机理,得出了不同区域移动变形的大小及主要特点,并与实地观测... 详细信息

为了研究急倾斜多煤层开采条件下地表及围岩移动变形特点,以木城涧煤矿大台井急倾斜多煤层开采为研究对象,进行了相似材料模拟研究.揭示了地表移动变形规律和围岩垮落、破坏机理,得出了不同区域移动变形的大小及主要特点,并与实地观测数据进行了对比分析.结果表明:该条件下开采,地表沉陷盆地可分为露头塌陷区、整体沉陷区、渐变沉陷区和轻微沉陷区,浅部开采形成的地表分区格局对整个采动影响区的地表移动变形起到了控制作用,浅部开采覆岩破坏以陷落和张裂为主要特征,深部开采以离层带裂隙顺层通达地表和台阶错落下沉为主要特征.

关键词：急倾斜多煤层地表沉陷分区围岩破坏机理相似模型

二次采动影响下巷道围岩变形破坏机理及支护对策

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煤炭工程 2019年第S1期 116-121页

作者：杨帅齐飞山西天地王坡煤业有限公司

受相邻工作面和本工作面强烈采动影响留用巷道会呈现出围岩应力集中、变形加大的特点,巷道支护较为困难。文章以王坡矿3316工作面二次留巷3314运输巷为工程实例,以巷道受动压影响为基点,通过FLAC;数值模拟软件研究了3314运输巷掘进期间,... 详细信息

受相邻工作面和本工作面强烈采动影响留用巷道会呈现出围岩应力集中、变形加大的特点,巷道支护较为困难。文章以王坡矿3316工作面二次留巷3314运输巷为工程实例,以巷道受动压影响为基点,通过FLAC;数值模拟软件研究了3314运输巷掘进期间,3316工作面回采期间,3314工作面回采期间3314运输巷围岩应力、位移的变化情况,最终确定了采动应力对留用巷道扰动破坏机理,从而确定行之有效的支护对策,并根据后期实地监测验证了支护对策具有可行性。

关键词：二次采动二次留巷围岩破坏机理支护对策

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地表超载作用下隧道围岩失稳破坏机理研究

地表超载作用下隧道围岩失稳破坏机理研究

作者：屈苗迪重庆交通大学

学位级别：硕士

随着我国基础设施建设的飞速发展和城市化进程的日益推进,新建的城市道路和居民区也越来越多,城市土地空间变得非常的有限,所以地下工程得到了空前的发展。然而地表大片的高层建筑,拥堵不堪的公路,建筑工地地基的挖掘,土壤的倾倒等构成... 详细信息

随着我国基础设施建设的飞速发展和城市化进程的日益推进,新建的城市道路和居民区也越来越多,城市土地空间变得非常的有限,所以地下工程得到了空前的发展。然而地表大片的高层建筑,拥堵不堪的公路,建筑工地地基的挖掘,土壤的倾倒等构成了地表复杂的超载情况,当地表附加荷载超过围岩极限承载能力时易造成隧道围岩失稳破坏,在极端情况下可能会导致隧道的整体垮塌,如何去界定和评估这一影响为我国隧道及地下工程领域的科研工作者提出了一系列全新研究课题和工程问题。因此对地表超载作用下隧道围岩的失稳破坏机理展开研究对于隧道的设计及安全施工具有十分重要的指导意义。本文以常见的隧道Ⅴ级(均质)围岩为研究对象,采用理论解析、数值模拟和室内模型试验相结合的方法,对地表超载作用下围岩失稳破坏机理进行了研究,研究内容如下:(1)基于太沙基理论推导得出了直墙拱形隧道围岩失稳破坏时地表附加荷载极限值的理论解析解以及围岩力学参数、埋深、洞高、洞径等对地表极限荷载理论值的影响规律,并在此基础上与室内模型试验进行了对比分析,其结果表明隧道地表极限荷载理论值与室内模型试验地表极限值非常接近,验证了理论计算公式的合理性;(2)以ABAQUS为数值模拟平台,将Adapt自适应网格加密方法(Adapative Mesh Reminement)引入到岩土工程等极限问题的分析中来,论述了网格尺寸、网格数量对于计算精度和计算效率的影响,并将此方法与强度折减法进行了对比分析,验证了自适应网格划分技术在隧道围岩稳定性分析中的合理性;(3)针对隧道横断面形状、高跨比、覆跨比等参数建立数值模型,进而论述了不同工况下隧道围岩失稳破坏机理,研究结果表明矩形隧道受力效果最差,围岩更容易发生失稳破坏,高跨比约为1时,隧道横断面受力形式最好,地表极限承载力最大,Ⅴ级(均质)围岩矩形隧道覆跨比为2可以作为隧道深浅埋的判别标准;(4)基于室内模型试验建立数值分析模型,对不同参考点的位移,应变以及围岩在极限状态下的失稳破坏形态进行了分析,数值模拟计算结果与室内模型试验结果较为相似,将数值模拟所得到的塑性区,网格自适应加密区域与模型试验隧道围岩塌落形态进行对比分析,进一步验证了数值模拟方法的合理性,对于隧道横断面的设计、优化以及施工过程中围岩的加固、监控量测等有一定的指导意义。

关键词：地表超载理论分析围岩破坏机理自适应网格数值模拟

富水厚砾石层斜井围岩破坏机理试验研究(Ⅱ)

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煤炭学报 2010年第8期35卷 1273-1278页

作者：岳中文杨仁树孙中辉窦波洋杨立云深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 新汶矿业集团山东新泰271233

以新疆伊犁一矿为工程背景,设计了物理模型试验内容,建立了富水厚砾石层斜井围岩破坏机理模型试验方法。实现了加载作用下富水裸巷围岩破坏过程的试验模拟,并结合模型试验结果对围岩破坏过程中围岩压力、位移和孔隙水压力变化规律进行... 详细信息

以新疆伊犁一矿为工程背景,设计了物理模型试验内容,建立了富水厚砾石层斜井围岩破坏机理模型试验方法。实现了加载作用下富水裸巷围岩破坏过程的试验模拟,并结合模型试验结果对围岩破坏过程中围岩压力、位移和孔隙水压力变化规律进行了分析。研究结果表明,在富水砾石层斜井开挖过程中,井筒围岩塌方破坏从拱顶开始,并逐渐向上发展;井筒开挖过程中,围岩应力总体呈下降趋势变化,围岩破坏过程中,拱顶和两帮垂直、水平应力均呈减小趋势变化,但底板和底角水平应力呈增加趋势变化;拱顶围岩位移变化量大于侧帮位移量,底板位移量最小;孔隙水压最大时,拱顶发生冒落,渗水是导致井筒围岩最终破坏的主要因素。

关键词：富水厚砾石层斜井围岩破坏机理

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渗水厚砾石层斜井围岩破坏机理模型试验

煤炭学报 2009年第12期34卷 1599-1604页

作者：闫振东杨仁树岳中文董聚才牛学超中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 晋城无烟煤矿业集团有限责任公司山西晋城048006 北京工业职业技术学院建筑工程系北京100042

以新疆伊犁一矿为工程背景,设计了物理模型试验,建立了渗水条件下厚砾石层斜井围岩破坏机理模型试验方法.实现了渐进加载作用下渗流状态时井筒围岩塌方破坏过程的试验模拟,并结合模型试验结果对渗流状态下井筒围岩破坏过程及破坏过程中... 详细信息

以新疆伊犁一矿为工程背景,设计了物理模型试验,建立了渗水条件下厚砾石层斜井围岩破坏机理模型试验方法.实现了渐进加载作用下渗流状态时井筒围岩塌方破坏过程的试验模拟,并结合模型试验结果对渗流状态下井筒围岩破坏过程及破坏过程中围岩应力和围岩位移变化规律进行了分析.研究结果表明,渗流条件下,非耦合支护厚砾石层巷道顶板离层现象明显,围岩顶板下沉量大于两帮围岩位移量,支架上承受的荷载明显增加;同时由于围岩的自承力明显减少,强度明显较低,支架受力就会变得很大,支架容易失稳;不同级渗流条件下,渐进加载时顶板土压力变化最为明显也最大,两帮的土压力次之.

关键词：厚砾石层围岩破坏机理渗流

小庄矿冻结风井井筒围岩破坏机理及解冻后水害防治技术

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小庄矿冻结风井井筒围岩破坏机理及解冻后水害防治技术

作者：窦桂东西安科技大学

学位级别：硕士

开展煤矿非全深冻结法冻结立风井围岩破坏机理及解冻后水害防治技术研究具有重要的工程应用价值。本文以小庄煤矿立风井非全深冻结法凿井工程为依托,采用理论研究、FLAC数值模拟与现场工程实践相结合的手段开展研究工作,主要结论有:(1)... 详细信息

开展煤矿非全深冻结法冻结立风井围岩破坏机理及解冻后水害防治技术研究具有重要的工程应用价值。本文以小庄煤矿立风井非全深冻结法凿井工程为依托,采用理论研究、FLAC数值模拟与现场工程实践相结合的手段开展研究工作,主要结论有:(1)小庄煤矿风井井筒采用非全深冻结法施工,给出了小庄煤矿风井井筒非全深冻结法方案,包括冻结参数确定、冻结孔布置、测温孔设计、水文孔设计以及冻结壁形成的预测等。(2)运用FLAC软件对小庄矿冻结风井围岩破坏规律进行了研究,结果表明:井筒开挖后最大位移发生在开口端,最大位移为6.3mm,满足凿井安全规程不超过50mm的要求,风井围岩较为稳定;在每一个掘砌段高,井帮最大竖向位移发生在开挖段高距已筑井壁约1/3段高位置处。(3)完成了小庄煤矿风井井筒的围岩支护方案设计,并提出小庄煤矿风井井筒施工掘进工程、钢筋工程、模板工程、混凝土支护工程及锚喷网支护工程的施工质量保证措施。(4)分析裂隙动水环境下浆液的扩散规律,以逆水扩散距离N和浆液扩散开度L两个指标作为主要参数得到了浆液扩散的表达公式;制定了小庄煤矿风井井筒解冻融化后的涌水防治方案。实践表明注浆后风井井筒的涌水量由15m/h降为0.4m/h,满足有关规范对井筒涌水量的要求,井筒融化后的防治水效果良好。

关键词：非全深冻结法风井井筒围岩破坏机理 FLAC模拟支护解冻水害防治

胡家河矿深埋采区巷道围岩破坏机理及其支护技术

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胡家河矿深埋采区巷道围岩破坏机理及其支护技术

作者：郑赞赞西安科技大学

学位级别：硕士

开展采区巷道围岩破坏机理及支护技术研究具有重要的工程实用价值，本文以胡家河煤矿401102工作面运顺支护参数研究项目为工程依托，通过室内试验、数值模拟、理论分析和现场试验相结合的方法进行研究。主要研究内容和结论有：（1）对... 详细信息

开展采区巷道围岩破坏机理及支护技术研究具有重要的工程实用价值，本文以胡家河煤矿401102工作面运顺支护参数研究项目为工程依托，通过室内试验、数值模拟、理论分析和现场试验相结合的方法进行研究。主要研究内容和结论有：（1）对胡家河矿的4#煤进行物理力学等试验，通过室内试验，得到4#煤的密度、弹性模量E、泊松比、粘聚力C、内摩擦角及普氏系数f等物理力学参数，为理论计算及数值分析提供基础数据。（2）巷道开挖后，受原岩应力、相邻工程、构造应力和围岩自身性质等因素的影响，巷道顶板易发生离层与挠曲变形、剪切变形或挤压流动变形，帮部则易发生压剪式、滑落式、劈裂式或横拱式失稳破坏。（3）分析得到胡家河矿401102工作面运顺变形破坏是受原岩应力、水平构造应力较大、邻近工作面动压影响、矿压显现剧烈、围岩节理发育及围岩含水等几方面共同作用。结合胡家河矿401102工作面运顺实际情况，研究表明深埋煤矿顺槽围岩具有地应力大且分布规律复杂、矿压显现剧烈、变形量大、变形非对称且支护困难等特点。（4）运用FLAC数值模拟和理论计算手段对胡家河矿深埋采区巷道支护参数进行研究。基于卸压-让压-抗压耦合的支护理念，通过巷道顶板打卸压孔、增加锚索长度及直径、锚索托梁纵向布置等措施给出了401102工作面运顺的联合支护方案。实践表明，制定的支护参数合理，支护效果满足安全生产的需要。

关键词：深埋巷道围岩破坏机理顺槽支护参数 FLAC模拟现场监测

基于CDEM软岩巷道围岩破坏机理与支护技术研究

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山西焦煤科技 2017年第11期41卷 43-47页

作者：马腾飞河南理工大学能源学院河南焦作454010

针对河南焦作方庄煤矿-400 m水平大巷的变形破坏情况,通过分析现场工程条件,结果监测数据和理论分析,研究了软岩巷大巷的破坏机理。根据其变形特点,设计了高强度预应力锚杆锚索支护方案,利用CDEM数值模拟软件,与无支护、锚杆锚索、注浆... 详细信息

针对河南焦作方庄煤矿-400 m水平大巷的变形破坏情况,通过分析现场工程条件,结果监测数据和理论分析,研究了软岩巷大巷的破坏机理。根据其变形特点,设计了高强度预应力锚杆锚索支护方案,利用CDEM数值模拟软件,与无支护、锚杆锚索、注浆支护、U型钢、锚杆锚索+喷浆+U型钢等支护进行对比研究。通过CDEM数值模拟软件对方案进行模拟,对模拟结果进行对比分析后得出锚杆锚索+喷浆+U型钢复合支护方案能有效控制软岩巷道变形。

关键词：软岩大巷围岩破坏机理 CDEM数值模拟复合支护

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回采巷道围岩破坏机理分析

工程技术研究 2018年第16期3卷 247-248页

作者：董鸿生江苏省矿业工程集团江苏徐州221000

对回采巷道围岩破坏机理及支护进行分析研究,重点分析围岩破坏特征及不同断面、不同支护条件下围岩变化的特征。根据矿井的工程地质条件,通过对回采巷道围岩破坏机理的分析,设计合理的回采巷道及支护结构。

关键词：围岩破坏机理回采巷道围岩松动地压