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金属矿山 2001年第6期30卷 23-25,28页

作者：宋卫东匡忠祥北京科技大学武钢矿业公司

在分析造成采场溜井破坏的主要原因基础上 ,应用FLAC3D数值计算软件 ,从岩体应力分布、塑性破坏区和岩体移动等方面 ,系统研究了溜井加固前后的围岩力学状态。

关键词：采场溜井加固稳定性数值模拟计算岩体应力分布围岩破坏机理岩体移动

热—力作用下水平层状软岩隧道变形破坏机理物理模型试验研究

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热—力作用下水平层状软岩隧道变形破坏机理物理模型试验研究

作者：路强成都理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国经济社会的快速发展,西部大开发的建设,我国高速公路、铁路和城市地铁的快速发展,隧道工程也越来越多。如今,隧道工程建设逐渐向“长、大、深”等特点发展。自然界中具有层状结构的沉积岩占陆地面积的2/3,同时面对的高... 详细信息

近年来,随着我国经济社会的快速发展,西部大开发的建设,我国高速公路、铁路和城市地铁的快速发展,隧道工程也越来越多。如今,隧道工程建设逐渐向“长、大、深”等特点发展。自然界中具有层状结构的沉积岩占陆地面积的2/3,同时面对的高地温、高地应力等不良环境也越来越多,地质灾害也越来越复杂,对隧道工程的设计施工提出了严峻的考验,严重影响着工程安全。为了研究层状软岩隧道在高地温作用下的变形破坏机理,本文采用物理模型试验研究热-力作用下层状软岩隧道变形破坏机理。本文在国内外物理模型试验的基础上,采用相似材料,制作具有层状的物理模型。试验前对模型加温,分别进行了常温（20℃）、40℃、60℃和80℃温度条件下的物理模型试验,进行了高温作用下近水平地层层状软岩隧道在水平应力作用下围岩变形破坏的物理模型试验。试验过程中采用分级加载,使用应变监测系统、声发射监测系统、温度监测系统和摄像系统对模型试验的加温过程、加载过程和隧道破坏过程进行监测。通过研究取得以下主要成果:1.为了减小对模型内部结构的影响,将层理模型和加热元件合并,采用镍铬丝、锡箔纸、硅胶管和导热硅脂制作成层状加温装置。对物理模型的加温系统进行设计与制作,建立了一套模型试验的加温方案,加温效果有效。2.加载过程中受到压力的影响,各处应变以压应变为主,压力增大应变也增大。60℃时试验时,加温导致围岩切向应变和径向应变不均一,使得加载时应变和应力较大,20℃时应变最小。拱顶、拱肩、拱脚和拱底处应变较大,边墙处应变最小。切向应变大于径向应变。3.加载时洞壁处应力集中。20℃条件下破坏过程应力迅速降低,而在40℃、60℃和80℃条件下围岩经历了明显的应力重分布过程,应力发生复杂的调节过程,按照应力发展趋势不同,将各测线处应力趋势分为应力转移、应力释放和应力聚集。4.层状软岩隧道变形破坏具有明显的温度效应,温度影响了围岩的力学性质和应力分布,导致围岩破坏的主控因素发生变化,各温度条件下围岩破坏模式也发生变化,温度升高加剧了隧道围岩的破坏程度。5.模型加载时,40℃条件下极限应力最大,80℃条件下极限力值最小。模型经过短时间加温,模型强度将升高,随着加温时间的增长,围岩内部开始出现热损伤以及材料粘结力降低,模型强度将降低。6.本次试验过程中,随着围岩温度的不同,围岩破坏主控因素发生变化,导致围岩变形破坏力学机理各不相同,20℃条件下围岩破坏为张拉破坏,40℃条件下为岩体塑性剪切破坏,60℃条件下为岩块塑性剪切破坏和拱底弯曲破坏,80℃条件下为顺层滑移破坏和岩体塑性剪切破坏。围岩破坏模式不同,各阶段累计声发射数据也不同。

关键词：高温隧道层状岩体模型加温围岩破坏机理物理模型试验

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软岩巷道综合支护技术研究

软岩巷道综合支护技术研究

作者：李兵太原理工大学

学位级别：硕士

软岩巷道及破碎围岩巷道围岩的矿压控制和巷道支护,一直是困扰煤矿生产建设的难题之一,特别是在高应力膨胀性软岩巷道中尤为突出,围岩的有效控制也更加困难。软岩巷道围岩变形破坏机理的研究,不仅够促进软岩巷道控制技术的发展,而且对... 详细信息

软岩巷道及破碎围岩巷道围岩的矿压控制和巷道支护,一直是困扰煤矿生产建设的难题之一,特别是在高应力膨胀性软岩巷道中尤为突出,围岩的有效控制也更加困难。软岩巷道围岩变形破坏机理的研究,不仅够促进软岩巷道控制技术的发展,而且对地下软岩工程建设具有重要的理论意义和现场实用价值。本文以山西灵石鑫鼎泰煤业2#煤层回风大巷和顺槽为研究对象,针对围岩移近量大、底鼓严重的问题,综合运用现场实测、室内试验、理论研究、数值模拟相结合的方法,对鑫鼎泰煤业2#煤层软岩巷道围岩变形破坏机理和控制技术进行了研究,提出了合理的支护方案,满足了现场正常生产的需求。通过现场实测,取得了矿井的现场资料,包括矿井的初步设计、地质资料、工作面生产现状等,并且进行了钻孔取岩样工作。通过室内试验,研究了所取岩样的岩石力学参数,绘制了矿井的井田综合柱状图。通过理论研究,分析了2#煤层大巷和顺槽的巷道围岩稳定性和围岩变形破坏机理,提出了合理的支护方案和支护参数。通过数值模拟,建立了摩尔-库伦模型(Mohr-Colonb Elastic-Plastic Model),进行力学分析,.验证了支护措施的有效性。

关键词：软岩巷道围岩稳定性围岩破坏机理数值模拟支护参数

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深井软岩巷道支护技术研究

深井软岩巷道支护技术研究

作者：李本涛中国矿业大学

学位级别：硕士

本文在前人对深井软岩巷道矿压显现、围岩稳定性控制及支护理论研究的基础上,根据旗山矿-1000m联络大巷围岩特征,将围岩分为砂岩组、泥岩组和煤岩组三种工程岩组,针对巷道埋深大、地质构造复杂、围岩破碎和矿压显现特征,研究分析巷道各... 详细信息

本文在前人对深井软岩巷道矿压显现、围岩稳定性控制及支护理论研究的基础上,根据旗山矿-1000m联络大巷围岩特征,将围岩分为砂岩组、泥岩组和煤岩组三种工程岩组,针对巷道埋深大、地质构造复杂、围岩破碎和矿压显现特征,研究分析巷道各工程岩组临界深度及支护难度系数,已有深井巷道支护破坏特征和机理,研究-1000m联络大巷稳定机理和合理支护方案、支护参数及施工工艺。现场应用效果表明,研究确定的支护方案和支护参数有效控制了-1000m联络大巷围岩变形,为深井软岩巷道围岩控制提供技术途径。

关键词：深井软岩巷道围岩破坏机理控制技术

顾北矿复杂采场矿压显现特征及围岩控制技术研究

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顾北矿复杂采场矿压显现特征及围岩控制技术研究

作者：杨明安徽理工大学

学位级别：硕士

针对淮浙煤电公司顾北矿1242（3）工作面受到多个工作面采动影响这一复杂开采条件,本文在现场实测、理论分析的基础上,借助计算机数值模拟等手段,深入系统的研究了该工作面矿压显现特征、采场围岩破坏机理及其控制技术。首先通过现场观... 详细信息

针对淮浙煤电公司顾北矿1242（3）工作面受到多个工作面采动影响这一复杂开采条件,本文在现场实测、理论分析的基础上,借助计算机数值模拟等手段,深入系统的研究了该工作面矿压显现特征、采场围岩破坏机理及其控制技术。首先通过现场观察和对工作面支架实测工作阻力及其分布区间进行分析,得出了工作面来压步距和超前支承压力分布范围等矿压显现规律、支架-围岩关系及支架适应性。接着运用计算机数值模拟分别研究了1242（3）工作面在单独开采和受多工作面采动影响下开采这两种条件下,工作面垂直位移、塑性区范围及高度情况,并加以比较,结果发现这三个量后者均比前者明显增大。这也是工作面围岩极其破碎,开采过程中片帮冒顶严重的原因所在。再者通过建立多个力学模型,并对其进行受力分析、建立力学方程,利用力学方程分别研究了支架在周期来压期间所受的力及其影响因素、工作面冒顶机理、超前支承压力的影响范围及其影响因素及工作面煤壁片帮深度的确定。最后综合上述研究结果,得出了1242（3）工作面复杂采场围岩破坏机理及其影响因素,并提出了相应的控制技术措施,为工作面安全生产提供了理论依据和技术指导,并为该矿区同类煤层开采积累了经验。图78表14参55

关键词：复杂采场矿压显现特征围岩破坏机理围岩控制技术数值模拟

深井矿山盘区隔离矿柱回采方案及数值模拟研究

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深井矿山盘区隔离矿柱回采方案及数值模拟研究

作者：杨清波中南大学

学位级别：硕士

长期以来,在岩体稳定性问题的研究中多是依靠经验、半经验的方法分析,一些潜在的不安全因素难以得到揭示。随着工程规模和复杂性的日益增大,这种依靠经验的方法越来越不能适应发展的工程实际需要,难以有效解决岩体工程中的稳定性问题。... 详细信息

长期以来,在岩体稳定性问题的研究中多是依靠经验、半经验的方法分析,一些潜在的不安全因素难以得到揭示。随着工程规模和复杂性的日益增大,这种依靠经验的方法越来越不能适应发展的工程实际需要,难以有效解决岩体工程中的稳定性问题。在岩土和地下工程中,经常遇到的岩石力学问题是需要确定开挖前后的应力和位移及其在开挖过程中的变化,以便为设计和施工提供可靠的定量依据。然而已有的理论往往只能解决圆形或椭圆形等简单孔周应力场和位移场,对于几何形状复杂的孔洞如采场问题只能用数值模拟方法来近似求解。随着计算分析软件的发展数值模拟方法有了显著的进步,已成为岩石力学研究和工程计算的重要手段。冬瓜山铜矿第三步骤回采隔离矿柱的时候,由于经过前面大规模的第一步骤矿房回采和第二步骤矿柱回采,采矿技术条件已经发生了更本性的变化。首先,隔离矿柱周围的介质由强度很好的矿岩体基本变成了强度较低的尾胶充填体或基本没有强度的尾砂充填体;其次,由于受地压转移效应的影响,隔离矿柱内的应力会明显增大,矿岩体次生节理裂隙可能大量发育（矿岩体原生节理均不发育,平均1条/m）;总之,到第三步骤回采隔离矿柱的时候,采矿技术条件比第一步骤回采矿房和第二步骤回采矿柱的时候严重恶化。本文针对冬瓜山铜矿盘区隔离矿柱回采时围岩力学性质的复杂性,主要研究内容为受大规模采动影响后隔离矿柱开采技术条件的研究,以及隔离矿柱采场合理结构尺寸参数的数值模拟研究。具体内容包括以下几点：（1）对深井开采岩体破坏机理进行研究,明确岩体破坏的基本方式,然后对岩体破坏判据进行讨论和分析。最后,通过对岩体稳定性的分析,总结出综合考虑极限应力和应变条件,来对地下工程岩体稳定性进行综合评判。（2）分析冬瓜山铜矿暂留隔离矿柱阶段空场嗣后充填采矿方法的技术与经济条件,分析隔离矿柱回采技术与工艺的复杂性。（3）通过分析冬瓜山铜矿隔离矿柱回采的各项技术条件,选取影响隔离矿柱回采稳定性的6项因素,按照正交试验的原理,安排8种不同的数值模拟试验方案。（4）应用FLAC3D软件数值模拟,分析隔离矿柱回采前的开采技术条件,完成对8种方案的模拟试验,并比较各方案条件下的最大应力应变数值和规律,进而分析围岩稳定性状态。然后通过正交分析,得出6项因素对隔离矿柱回采稳定性影响的权重。（5）根据数值模拟结果正交分析得出的各因素影响权重,结合冬瓜山铜矿开采的技术与经济条件,建议一个隔离矿柱回采结构参数较优的方案。

关键词：深井开采围岩破坏机理数值模拟正交分析

小庄矿40203综采面运顺破坏机理及返修技术研究

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小庄矿40203综采面运顺破坏机理及返修技术研究

作者：王树明西安科技大学

学位级别：硕士

综采面顺槽能否正常使用是保障煤矿安全生产的重要因素之一,开展煤矿综采面顺槽破坏机理及返修技术研究具有重要的工程价值。本文以小庄煤矿40203综采面运顺返修段为工程背景,通过理论分析、数值模拟及现场实测相结合的手段研究分析,主... 详细信息

综采面顺槽能否正常使用是保障煤矿安全生产的重要因素之一,开展煤矿综采面顺槽破坏机理及返修技术研究具有重要的工程价值。本文以小庄煤矿40203综采面运顺返修段为工程背景,通过理论分析、数值模拟及现场实测相结合的手段研究分析,主要结论包括:(1)分析了小庄矿40203综采面运顺返修段在掘进支护完成后的破坏特点及其主要影响因素。40203综采面运顺返修段在掘进支护完成后,运顺返修段顶板层理弱面离层、弯曲下沉而逐层折断;左右两帮出现较大收敛,易发生滑移式、剪切式破坏;底板臌起较为严重,影响正常施工。研究表明,40203综采面运顺返修段在掘进完成后发生破坏的主要原因是受地质构造、临近综采面采空区、采动及地下水等因素的影响。(2)分析了 40203综采面运顺返修段初次支护参数的不足。基于最大水平应力理论,通过增加锚杆、锚索长度等措施,给出了 40203综采面运顺返修段的返修联合支护方案。(3)采用FLAC模拟的手段对40203综采面运顺返修段在原有支护参数和返修联合支护参数两种工况下的围岩变形机理进行了分析,得到了两种支护参数下40203综采面运顺返修段围岩的破坏特征。FLAC模拟结果表明,40203综采面运顺返修段返修联合支护参数设计合理。(4)完成了 40203综采面运顺返修段的返修联合支护方案施工及其围岩变形规律现场监测工作,工程实践表明,返修段支护效果满足安全生产要求。

关键词：运顺返修段围岩破坏机理支护设计 FLAC模拟现场监测

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深井岩巷破坏机理与支护优化研究

西安科技大学学报 2014年第4期34卷 390-395页

作者：张雪媛西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 陕西煤业化工建设集团有限公司陕西西安710021

岩巷的稳定性评价与支护设计对深井岩巷掘进和维护十分重要。为了开展深埋煤矿岩石巷道围岩稳定性分析和锚网支护参数优化分析,以文家坡煤矿深埋一号辅助运输大巷为工程背景,采用多种监测手段完成了岩巷变形特征的实测分析,然后运用数... 详细信息

岩巷的稳定性评价与支护设计对深井岩巷掘进和维护十分重要。为了开展深埋煤矿岩石巷道围岩稳定性分析和锚网支护参数优化分析,以文家坡煤矿深埋一号辅助运输大巷为工程背景,采用多种监测手段完成了岩巷变形特征的实测分析,然后运用数值模拟的方式从巷道围岩塑性区发展规律和围岩应力变化特性两方面分析了巷道围岩变形破坏机理,最后根据现场监测和模拟结果优化了该巷道的支护方案,并进行了模拟验证。结果表明:随着巷道不断地向前掘进,巷道两帮围岩塑性区厚度先增大直到逐渐稳定,自重引起的水平应力使巷帮向巷道内收敛,顶板产生剪切破坏,两帮产生劈裂破坏;原支护方案作用下巷道围岩变形量非常小,锚杆(索)支护方案过于保守。将帮部锚杆长度由2.7 m优化到2.3 m后,在其他支护参数保持不变的情况下支护可以满足巷道稳定性的要求。

关键词：深井岩巷围岩破坏机理支护优化数值模拟