湿度扩散对矩形煤巷围岩破坏的规律研究

围岩表面的相对湿度高于围岩内部的相对湿度,其湿度梯度可视为一种驱动力促使水份向低湿度区扩散,造成围岩力学性质弱化。地下洞室开挖过程中,围岩处于新的湿度环境中,力学性能会发生改变。采用数值计算软件RFPA湿度扩散版,对矩形煤巷围岩的湿度扩散进行了数值模拟。分析出湿度扩散对矩形煤巷围岩的应力场扰动状况和巷道内壁由于湿度扩散作用随时间的位移变化情况,模拟出不同岩层分布的巷道在湿度扩散中围岩破坏的形成、发展过程以及围岩破坏的形态。     

煤巷围岩松动圈规律研究

采用数值计算软件ANSYS，对矩形煤巷的围岩松动圈进行了数值计算，得到矩形煤巷围岩松动圈的形式，发展机理及松动圈的形状，结果表明，短形煤巷由于断面形状和围岩组成结构的关系，其松动圈的形成，发展以及最终形状均与一般巷道明显不同。     

深井高地应力煤巷采动影响研究

以深井高地应力矿井申南凹煤矿的煤巷为例,分析了20104运输顺槽巷道变形特征及机理,建立了巷道模型并使用FLAC~(3D) 数值模拟软件分别对距工作面不同距离的巷道围岩破坏情况进行了分析,得出了煤巷两帮及顶板破坏及扩散规律,即破坏首先发生于两帮和顶板中部,之后向两侧扩散,最终导致整个断面的破坏。对受一次采动和二次采动影响的巷道变形量进行了监测,得出了深井高应力多次采动对巷道破坏的影响程度的差异并对原支护方案进行了优化。     

矩形巷道围岩稳定性数值模拟研究

为分析矩形巷道围岩应力与变形的分布规律,利用FLAC3D数值模拟软件对矩形巷道围岩的稳定性进行了模拟分析,并给出了矩形巷道支护建议。研究结果表明,矩形巷道顶、底板主要为拉伸破坏,两帮主要为剪切破坏,且顶、底板破坏深度大于两帮,运用锚杆支护能较好地解决矩形巷道的支护问题。     

坚硬顶板条件下采动煤巷围岩控制技术研究

某矿开采石炭系5#层,煤层厚度大、顶底板坚硬等特点,在采用综放开采的过程中普遍存在采场压力大,矿压显现剧烈,煤巷维护困难等突出问题。为探明该矿回采巷道变形破坏的根本原因,通过对采动煤巷围岩应力状态进行现场检测,根据检测结果分析了坚硬复杂顶板条件下煤巷围岩变形破裂演化规律,通过FLAC3D数值模拟验证了巷道支护效果,为巷道支护提供了理论依据。     

矩形巷道围岩破坏规律数值模拟

运用岩石破裂过程分析系统(RFPA2D),对矩形巷道的破坏进行了数值模拟研究,通过对开挖后的应力分布、裂缝形成和发展及最终破坏模式进行数值计算和分析,获得了不同条件下矩形巷道的破坏规律.结果表明,矩形巷道由于其断面形状和围岩组成结构的关系,其开挖后的应力分布及破裂结果与其它形状巷道破坏模式明显不同.     

特厚煤层大断面矩形煤巷围岩力学特征及控制

通过对沿特厚煤层底板掘进的大断面矩形煤巷开挖后围岩应力演化特征、变形破坏规律的分析,揭示了大断面矩形煤巷稳定性控制机理。由此提出了大断面矩形煤巷锚网索喷钢带联合支护技术,并在实施过程中通过监测的量化信息适时改进。工程实践证明,该技术能够较好地控制大断面矩形煤巷的围岩变形。     

非软顶底板煤巷锚杆支护及围岩松动规律

分析巷道围岩松动规律是优化锚杆支护的基础.通过对非软顶底板煤巷围岩松动特征与锚杆支护关系的分析,理论计算了非软顶底板煤巷围岩的松动范围,提出了非软顶底板煤巷锚网索耦合支护方案,运用数值计算分析了非软顶底板煤巷锚杆支护前后围岩松动规律,并对试验巷道围岩松动范围进行了钻孔窥视和超声波探测.结果表明:非软顶底板煤巷围岩松动范围在顶板两角及两帮中部,两帮呈半圆形破坏,顶板呈马鞍形破坏.锚杆支护后,围岩松动范围减小,围岩应力由顶板两角沿两帮向底板两角深部转移,顶底角锚杆(索)耦合支护利于巷道围岩的稳定.     

煤巷围岩变形破坏机理及整体锚固理论研究

巷道围岩变形破坏机理不仅涉及到巷道的正常使用和维护,而且关系到劳动作业人员和机械设备的安全。本文通过对煤巷坏机理及整体锚固理论进行分析,得出为确保煤巷稳固,须经围岩提供一个约约束环境和尽可能将主动支护力最大限度地向深处扩散传递。     

复合顶板大跨度煤巷围岩稳定性及其控制技术研究

以李村煤矿1302工作面运输巷为基础,采用计算机数值模拟分析复合顶板条件大跨度煤巷围岩稳定性,重点研究巷道跨度增大对围岩稳定性的劣化作用。复合顶板条件大断面煤巷的变形失稳以顶板整体下沉和强烈底臌为主;复合顶板煤巷的跨度对巷道围岩稳定性劣化具有明显促进作用,当巷道跨度大于5 m时,顶板围岩内拉伸破坏深度达到3 m以上,拉伸破坏面积大于5 m2以上;提出了高强度、高预紧力、高稳定性的支护技术核心,为以后类似条件巷道支护设计提供参考。     

深井巷道风流性质与围岩调热圈参数匹配关系研究

为探索巷道风流性质与围岩调热圈参数的匹配关系,依托广西铜坑矿锌多金属矿体,利用ANSYS软件开展深井巷道风流性质与围岩调热圈参数匹配关系单因素及多因素正交数值模拟研究。研究结果表明:风流温度每升高1℃,围岩调热圈半径减少0.6 m,温度升高约0.2℃;调热圈温度对风速、相对湿度均不敏感,调热圈半径随风速、相对湿度都呈先增加后不变的趋势,两因素分界点分别为速度5.0 m/s,相对湿度70%;以调热圈半径为考察目标,最佳入风流方案为入风流温度291.15 K、速度7 m/s,相对湿度70%或90%;以调热圈温度为考察目标,最佳入风流方案为入风流温度291.15 K,速度7 m/s,相对湿度70%。研究成果可为高温矿山通风降温方案的优化选择提供参考。     

剪应力对巷道破坏影响的研究

根据岩石破坏的库仑-莫尔强度准则,分析了巷道围岩的剪应力分布规律及其导致岩体破坏的机理.研究表明:在巷道围岩内存在一个应力剪切带,剪切带内具有较大的主应力差值,该区域岩体有发生破坏的趋势.剪切带是围岩应力状态的过渡区域,它使围岩从单向、双向应力状态过渡到稳定的三向应力状态.巷道支护的原则就是控制剪切带的发展.在锚杆支护设计中,若锚杆主要起悬吊作用,而锚杆的锚固区若处于剪切带内,那么对围岩的支护将是不可靠的.     

软岩巷道蠕变与湿度应力场耦合研究

通过对龙口北皂矿H2101海域工作面矿区煤层底板矿物成分分析、岩样的膨胀性试验以及对巷道底板含水状态和围岩蠕变的实测,得到有关软岩巷道的围岩岩性参数和实际蠕变规律。运用湿度应力场理论的数学模型方法对软岩巷道的遇水软化和膨胀特性进行了分析,根据湿度应力场理论推导出膨胀软岩本构方程,在实际软岩巷道围岩稳定性控制中得到了应用。     

岩体中的湿度扩散与流变效应分析

由于湿度的作用与扩散的范围、时间有关,因此,湿度扩散造成的岩石力学性质劣化和变形随空间和时间而变化,这种变化是造成岩石流变的本源问题.从湿度扩散入手,通过引入湿度增加与材料力学参数弱化的物性关系,建立了湿度-应力-损伤耦合作用的岩石流变模型.试样蠕变和松弛效应的数值模拟结果再现了湿度扩散条件下岩石力学行为变化的时间效应.通过探讨本文的耦合作用流变模型与传统岩石流变模型之间的差异,进一步阐述了岩石流变行为的本源.     

围岩散热风流温度、湿度计算时水分蒸发的处理

在进行巷道水分蒸发处理时,建立了壁面水分、风流中水分同时蒸发情况下,围岩温度场分布、壁面与风流热湿交换、风流温湿度变化的数学方程。当水分蒸发量一定情况下,解算出水分全部由巷道壁面蒸发和全部从风流中蒸发时的围岩温度分布规律,壁面温度、风流温度、风流相对湿度随巷道距离的分布规律,围岩散热热流密度随通风时间的变化规律并进行了对比分析。结果表明,水分全部由巷道壁面蒸发时比水分全部从风流中蒸发时的围岩温度低,巷道壁面温度也低,围岩散热量大,所计算出的风流温度也高;通风时间越短和巷道距离越长,差别越大。因此,在对井下风流热环境进行预测时,将巷道中水分蒸发全部处理成在巷道壁面蒸发是不合理的,应该根据实际情况同时考虑巷道壁面水分蒸发和风流中水分蒸发两个过程。     

新城金矿滕家矿区深部巷道围岩破坏与数值分析

针对新城金矿滕家矿区深部巷道围岩进行现场工程地质调查、岩石力学实验，分别应用RMR、Q和GSI方法对巷道围岩进行岩体质量分级，确定其围岩体质量等级为III级，岩体质量差~一般。以岩体质量分级为基础，应用Hoek-brown准则和经验公式估算岩体力学参数。应用弹塑性力学解析巷道围岩塑性区破坏范围，并以此为基础应用Phase2对巷道围岩稳定性进行分析。结果表明：巷道顶板塑性破坏范围为0.598 m，两帮塑性破坏范围分别为0.84 m和0.695 m；巷道顶板位移为7.2 mm，两帮位移分别为7.6 mm和6.8 mm；从巷道围岩应力分析可以看出，深部巷道开挖产生的应力集中超过岩体强度，由此判断深部巷道围岩破坏主要是开挖扰动应力作用在节理化岩体上致使巷道围岩失稳破坏，本研究结果对该矿深部巷道围岩支护提供依据。     

裂隙岩体巷道围岩稳定性模拟研究

首先分析了某矿山的工程地质条件及构造裂隙分布情况,并对关键区域岩体结构进行研究。采用数值模拟手段研究了裂隙岩体在开挖及回采条件下的应力变化及围岩变形规律,分析得到不同采掘阶段无底柱分段崩落法对裂隙岩体围岩稳定性的影响。     

红透山铜矿深部斜坡道围岩发生层裂破坏数值分析

本文围绕红透山矿红透山矿深部-707m水平13#采场斜坡道围岩层裂破坏,通过现场工程地质调查、岩石力学实验、围岩应力分析,对13#采场斜坡道的围岩质量进行分析及岩体力学参数估算;在此基础上,应用FLAC3D分析回采对斜坡道围岩层裂破坏影响,开采矿体围岩在切向应力作用下,岩体微裂纹沿切向应力方向扩展、贯通,形成平行于开挖边界的宏观裂缝;数值分析采动过程斜坡道围岩层裂发生力学机制及其围岩应力场变化规律,数值模拟结果表明,深部斜坡道围岩高应力、采动应力以及爆破震动共同作用造成岩体产生层裂破坏。     

深埋巷道围岩塑性圈理论分析与研究

巷道开挖后,破坏了原有的力学平衡,应力重新分布。当应力超过围岩的承载能力时,必然会引起围岩破坏甚至岩体的整体失稳。因此,有必要对巷道围岩塑性圈理论展开研究。基于Kastner公式及拉密公式,提出了改进的Kastner公式,通过等代圆思想推广到一般深埋巷道,并进行实例验算。经验证,其结果与实际值接近,可给岩体开挖、支护设计和施工提供理论依据。但是对于一些复杂环境和特殊地质情况,关于ξ及ζ参数的选取,还有待进一步研究。