网站首页  词典首页

标题	巷道不同开挖角度下地应力分布演化规律探究
范文	韩忠 张纪云 李东辰 童荣 高帅杰 赵玉龙 摘要： 为探究巷道不同开挖角度下地应力的分布演化规律，本文以某煤矿回风巷为背景，采用理论分析、现场实测与FLAC3D数值模拟相结合的手段探究巷道不同角度开挖条件下地应力分布演化规律。研究结果表明，最大水平应力对巷道的影响主要与巷道的夹角大小有一定关系。 Abstract： In order to explore the distribution and evolution rule of crustal stress under different excavation angles， based on the background of a coal mine's return roadway， the evolution law of crustal stress under different excavation conditions is explored by means of theoretical analysis， field measurement and FLAC3D numerical simulation. The results show that the influence of the maximum horizontal stress on the roadway is mainly related to the angle of the roadway. 关键词： 垂直应力；最大水平应力；數值模拟；演化规律 Key words： vertical stress；maximum horizontal stress；numerical simulation；evolution law 中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）14-0153-030 引言 随着社会对煤炭一次性资源的需求不断增大，煤矿开采的深度呈递增趋势，深部矿井的开采势必会造成巷道应力的增加[1]，影响巷道的支护方式和围岩稳定性，有突出危险性的煤、岩巷更要应着重考虑围岩应力的增大对突出的影响[2]。因此，开展巷道地应力实测及分布变化演化规律研究，对选择巷道支护设计、选择具有重要意义[3]。本论文结合某矿回风巷实际地质地貌进行了地应力测试。1 工程概况 该矿隶属于冀中能源集团，根据该矿现有开拓水平的采掘和地质条件，决定在回风巷2#钻场附近运用应力解除法进行地应力测量工作，编号分别为TY-1和TY-2。TY-1测点位于回风巷内，北距2#钻场50m，在巷道左帮开孔。地应力传感器安装在顶板粉砂岩内，钻孔以仰角18°，方位角110°施工，导孔的直径为113mm，钻进长度为10.80m，地应力传感器安装孔直径38mm，长度为0.47m，应力传感器安装深度11.05m。TY-2测点位于回风巷2#钻场内，在巷道左帮2#钻场内开孔。地应力传感器安装在顶板粉砂岩内，钻孔以仰角19°，方位角115°施工，导孔的直径为113mm，钻进长度为11.10m，地应力传感器安装孔直径38mm，长度为0.47m，应力传感器安装深度11.35m。2 地应力测量结果及分析 2.1 TY-1地应力测量结果 TY-1测点应力解除曲线图显示，应力计的12个应变片工作正常，因此可通过应变片的多种不同组合来相互验证计算结果，从而可获得最可靠的测量结果。应力解除过程中，取芯钻杆每前进2cm采集一次，每孔采集20～25次。从应变变化曲线判断各个应变片（每个通道代表一个应变片）的工作情况。应变片工作正常时最终各条曲线都将趋于平稳，可作为计算地应力的数据。进行套心应力解除后，对取出的岩心在实验室进行岩石力学测试，测试岩石的弹性模量和泊松比参数，并结合应力解除数据计算地应力结果见表1。 2.2 TY-2地应力测量结果 TY-2测点应力解除曲线图可以看出，在应力解除初期，应变片未受应力解除影响，其应变值未有变化。当应力解除达到30cm后，岩体应力受岩心筒扰动影响，开始发生应力释放，当应力解除达到45cm后，岩体应力基本结束，各应变片应变值未有剧烈变化发生。 在应力解除过程中，7#和10#应变片与由于其他原因出现数据采集不连续、没有数据等现象，故计算时将其两组数据舍去。进行套心应力解除后，对取出的岩心在实验室进行岩石力学测试，测试岩石的弹性模量和泊松比参数，并结合应力解除数据计算地应力结果。计算结果见表2。3 Flac3D数值模拟 3.1 模型建立 根据回风巷煤岩层柱状图，建立掘进工作面的三维计算模型，模型范围长×宽×高为30m×50m×41.2m，共44950个单元网格，48960个节点。在模型垂直方向上，煤层及其直接顶、老顶、直接底、老底等岩层均按实际厚度进行模拟，根据煤层顶底板的围岩力学特征分析，为减小模型边界效应的影响，模型高度取41.2m[4]。力学模型如图3所示。 3.2 数值模拟结果分析 针对地应力与巷道不同角度下围岩垂直应力场及地应力与巷道不同角度下围岩水平应力场进行对比研究分析如图4。 3.2.1 地应力与巷道不同角度下围岩垂直应力场对比 分析图4可知，当地应力方向与巷道轴向分别成0°、30°、60°、90°角度时，巷道围岩垂直应力集中值分别为14.5MPa、13.6MPa、13.4MPa、13MPa，应力集中系数分别为1.7、1.59、1.56、1.52。 当角度是0°时，巷道左帮应力集中区分布在距离左帮表面3.66m-4.95m，右帮集中区分布在距离右帮表面2.9m-6.8m；当角度是30°时，巷道左帮应力集中区分布在距离左帮表面3.66m-7.5m，右帮集中区分布在距离右帮表面2.9m-7.0m；当角度是60°时，巷道左帮应力集中区分布在距离左帮表面3.66m-8.3m，右帮集中区分布在距离右帮表面3m-8.6m；当角度是90°时，巷道左帮应力集中区分布在距离左帮表面3.66m-8.3m，右帮集中区分布在距离右帮表面4m-8.8m[4]。 隨着地应力方向与巷道径向的角度增大，应力集中程度减小，但是集中区一定区域逐渐增大，这对巷道支护是不利的，所以应选择角度较小的情况。 3.2.2 地应力与巷道不同角度下围岩水平应力场对比 分析图5可知，当地应力方向与巷道轴向分别成0°、30°、60°、90°角度时，巷道围岩水平应力集中值分别为16.5MPa、17.6MPa、20.2MPa、21.4MPa，应力集中系数分别为1.03、1.1、1.26、1.34。当角度是0°-30°之间时，只是在巷道顶板深部形成了半椭圆形应力集中区，集中区距离巷道顶板表面5.25m；当角度达到60°时，顶板应力集中区向巷道顶板表面移动至距离顶板表面2.4m，底板应力集中区比较明显，数值达到了17.5MPa，距离巷道地板表面距离为1.85m；当角度是90°时，巷道顶底板应力集中区继续扩大并向巷道顶底板表面移动，分别距离顶板和底板表面距离为2.0m、1.5m。随着地应力方向与巷道轴向的角度增大，应力集中程度增大，集中区一定区域逐渐增大，这对巷道支护是不利的，所以应选择角度较小的情况[3]。4 结束语 ①垂直应力随埋深的增加而增大，实测的垂直应力与自重应力公式计算的应力基本相符；最大水平应力普遍大于垂直应力，有时最小水平应力亦大于垂直应力；最大水平应力与最小水平应力往往相差较大，使得水平应力的影响具有明显的方向性。②最大水平应力对巷道的影响主要与巷道的夹角大小有关，当巷道掘进方向与最大水平主应力平行时，受水平应力影响最小，对顶底板的稳定最有利[5]；当巷道掘进方向与最大水平主应力垂直时，受水平应力影响最大，对顶底板的稳定最为不利；与最大水平主应力以一定角度斜交的巷道，巷道一侧出现应力集中而另一侧应力释放，因而顶底板的变形破坏会偏向巷道的某一侧；③随着地应力方向与巷道轴向的角度增大，应力集中程度增大，集中区一定区域逐渐增大，这对巷道支护是不利的，所以巷道开挖时应选择角度较小的情况。参考文献： [1]张纪云.掘进巷道瓦斯爆炸传播动力及破坏规律的数值研究[D].河北：河北工程大学，2014. [2]金怀涛.采场底板变形特征及底板巷道围岩控制技术[D].安徽：安徽理工大学，2011. [3]缪协兴.采动岩体的力学行为研究与相关工程技术创新进展综述[J].岩石力学与工程学报，2010. [4]李东辰.陶一煤矿地应力测试及其变化分布规律的研究[D].河北：河北工程大学2014. [5]鞠金峰，许家林，朱卫兵，王晓振.近距离煤层工作面出倾向煤柱动载矿压机理研究[J].煤炭学报，2010. [6]钱鸣高，石平五，许家林.矿山压力与岩层控制[D].中国矿业大学出版社，2010.
随便看	浅析新冠肺炎疫情下乡村公共卫生危机治理的问题及策略 我国农地流转热点问题研究综述 农业绿色发展存在的问题及对策 植物生物技术实验教学改革探索 《植物组织培养》实验课程教学改革初探 基于高职生自主学习的信息化教学设计探索 应用型人才培养背景下的作物栽培学教学方法改革创新 执业兽医背景下《兽医病理学》教学改革与实践 应用型高校《生物统计学》课程教学模式创新途径 开远市人居环境气候舒适度分析 基于FAHP模型的伊宁市气候舒适度变化分析 乡村振兴视野下晋江市塘东村乡村生态旅游开发策略研究 基于全域旅游理念的旅游规划思路探讨 柏山水蜜桃丰产高效栽培技术 观赏藤本植物在北京植物园展览温室中的应用 不同剪切角度对3种常见切花保鲜效果的研究 萧县胡萝卜-豌豆-玉米周年三熟高产高效种植模式 客家芥菜水肥一体化栽培技术 宿州埇桥区夏玉米生产影响因素及高产栽培技术 望江县油菜生产存在的主要问题及对策 规模化应用稻鸭共作技术的效益分析 西藏山南隆子黑青稞丰产栽培技术 基于比较优势下的吉林省主要粮食作物种植结构调整研究 不同有机肥施用量对火力楠造林的影响 不同药剂对甘蓝蚜虫的田间药效试验 hookiest hook in hooking hook into sth hookless hook-like hooklike hook, line, and sinker hooks hook's hook sb up (with sb/sth) hook sth into sth hook (sth) up (to sth) hook sth up (to sth) hook sth ↔ up hook up hook-up hookup hook up (to sth) hook up (with sb) hooky hooky's hook² hook¹ hooligan 庀事 庀具见贫 庄 庄与谐 庄严 庄严华丽 庄严地说出表示决心的话或对某事提出保证 庄严宝相 庄严或美丽的色彩 庄严持重 庄严敬重的样子 庄严整饬 庄严显赫 庄严正大 庄严的寺庙 庄严的样子 庄严的盟誓 庄严而不可变更的法令 庄严肃穆的殿堂 庄严虔诚 庄严隆重的典礼 庄严雄伟 庄主 庄丽 庄农

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。