水平应力对半圆拱形巷道围岩应力分布及变形特征影响

该文通过数值模拟试验的研究形式,使用ABAQUS(有限元数值计算软件)数据分析方法,进行不同水平应力对巷道围岩应力分布与变形特征影响模拟试验,详细分析半圆拱形巷道围岩在不同水平应力下,巷道围岩应力的分布与变形特征的影响,探索水平应力、垂直应力与巷道围岩稳定性之间的关系,从而为巷道围岩控制实际施工提供充分的数据支持与理论依据,优化半圆拱形巷道围岩的稳定性能。     

数值模拟水平应力对巷道稳定性的影响

水平构造应力是影响巷道围岩位移和应力变化及巷道围岩稳定的重要因素之一,为了解决水平构造应力对矿井巷道周围应力及应变的影响,采用ANSYS建模再导入FLAC3D软件进行数值模拟,研究巷道支护不同侧压作用下的动态变化,依据数值模拟结果,拟合出侧压力系数(λ依次取值1.0,1.2,1.6,2.0)与巷道变形的关系曲线,分析出巷道周边位移和应力的变化情况以及巷道周围塑性范围的分布,为巷道的安全开拓和合理维护提供可靠依据。     

不同水平应力作用下巷道围岩破坏特征研究

为掌握不同水平应力作用下巷道围岩破坏特征,通过相似模拟试验方法研究了锚网索喷+U型钢支护巷道在不同水平应力作用下巷道围岩的变形和破坏特征。结果表明:随着水平应力的提高,巷道的变形先出现在拱肩和底角,围岩裂隙经历了产生—延伸—贯通的过程,巷道两帮的破坏程度小于顶底板的破坏程度,当侧压系数达到1.6,水平应力为28.0 MPa时,巷道底板出现滑移剪切破坏,且U型钢支架变形明显,当侧压系数达到2.2、水平应力为38.5 MPa时巷道变形量最大,达120 mm。     

水平应力不均衡系数对矩形巷道围岩塑性区扩展的影响

为分析水平应力不均衡系数对矩形巷道围岩塑性区扩展的影响,采用FLAC3D软件对矩形巷道不同水平应力不均衡系数条件下的塑性区分布进行模拟研究。假设理想化的地质采矿力学环境,建立4组水平应力不均衡系数数值模型,分析水平应力不均衡系数对矩形巷道塑性区的影响。结果表明,水平应力不均衡系数为1.0、2.0时,塑性区呈圆形,水平应力不均衡系数为2.5时呈矩形,水平应力不均衡系数为1.5时,顶角和底角处几乎没有发生塑性破坏;水平应力不均衡系数为1.0、1.5、2.0和2.5时的破坏范围都是闭合曲线。随水平应力不均衡系数增大,顶板和底板的围岩塑性区扩展速度是先减小再增大,而两帮的围岩塑性区扩展范围是先保持不变,到深部时突然增大。     

考虑水平地应力场旋转角度的巷道围岩变形特征

为优化山西天地王坡煤业有限公司王坡煤矿三盘区巷道布置,通过分析6个测站的水平主应力方向,得到构造应力场分布规律,运用Rhinoceros、Kubrix、FLAC3D软件复现地应力场,设置了不同最大水平主应力方向与巷道轴线夹角下的数值模型,得出不同地应力场角度下巷道变形特征,结果表明：随着夹角的逐渐增加,巷道围岩位移量逐渐增大,夹角在20～70°之间时,巷道围岩变形率最大。     

最大水平主应力对巷道围岩稳定性影响的数值分析

利用数值计算方法,研究了最大水平主应力对巷道围岩稳定性的影响。结果表明,最大水平主应力方向与巷道轴向方向夹角对巷道围岩稳定性的影响大致可以分为3个阶段。0°~20°为第1阶段,巷道两帮较顶、底板承载更高的围岩应力,要注重巷道两帮的支护;20°~50°为第2阶段,巷道两帮与顶、底板承载相同的围岩应力,应采用相同的支护强度;50°~90°为第3阶段,巷道顶、底板承载的围岩应力远高于巷道两帮,要特别注重巷道顶、底板的支护,夹角越大,顶、底板支护强度越高。     

高应力区域掘进巷道围岩稳定性分析

本文运用FLAC3D数值模拟软件对高应力区域巷道受力进行分析.以1209材料斜巷为工程背景,对其受采动影响造成巷道围岩变形情况进行初步探讨.改进支护方式,即巷道顶板采用锚杆锚索、两帮采用锚杆配合槽钢锚索支护,应用表明,巷道围岩处于稳定状态,围岩变形控制效果良好.     

高水平应力跨采巷道围岩控制技术

为了提高受高水平应力和采动影响巷道围岩的稳定性,利用相似材料模拟试验方法研究了采用不同支护方式的巷道,在不同水平载荷下的变形破坏特征。然后运用FLAC3D数值模拟软件,研究受上方工作面回采影响的巷道在不同支护方式下,工作面推进至距巷道中线不同位置时,巷道围岩位移的变化规律。结果表明,锚网索喷+注浆支护能显著减小顶板下沉量和提高围岩自承能力。     

不同水平应力作用下巷道围岩破坏特征的物理模拟试验

利用自行研制的YDM-E型采矿工程物理模型试验系统,通过相似材料模拟试验研究不同水平应力作用下锚杆支护巷道以及无支护条件下巷道围岩变形破坏特征.实验结果表明：随着水平应力的提高,巷道无支护情况下顶板呈现楔形冒落;锚杆支护巷道顶板呈现层状整体垮落,当水平应力加大到一定程度,锚固体全部垮落之后,锚固区外亦呈现楔形冒落;巷道底板出现剪切滑移破坏,破坏的外轮廓线呈反拱形;巷道两帮的破坏程度小于顶、底板的破坏程度.因此,高水平应力作用巷道围岩控制的重点在于控制巷道顶、底板.     

地应力分布规律对巷道围岩稳定性的影响研究

为了揭示地应力分布规律对巷道围岩稳定性的影响,采用数值计算和理论计算相结合的研究方法,研究了地应力场对巷道围岩稳定性的影响。研究结果显示:巷道围岩所处的地应力场类型不同,其围岩稳定性差别较大;当巷道围岩处于构造应力场下时,水平应力对于顶板下沉量的影响要大于对两帮内移量的影响;自重应力场下,垂直应力对顶板和两帮位移量的影响趋势基本一致。     

东滩煤矿围岩水平应力对巷道影响分析

通过分析围岩应力特别是水平应力对巷道的影响,结合现场实测,揭示了现场地应力测量结果,为矿井巷道布置提供了重要依据.实践证明地应力测量结果对矿井巷道布置具有重要意义.     

基于地应力的巷道围岩支护设计及校核

以赵庄二号井2301工作面两侧巷道为工程背景,通过地质勘测、地应力测试、力学分析、数值模拟及矿压观测的方法,对巷道掘进方向及围岩支护方案进行了设计。结果表明:巷道掘进方向与水平构造应力方向相一致时有利于防范底板冲击的发生;第二偏应力和塑性区分布结果验证了支护方案设计的合理性。现场巷道表面收敛位移量均控制在5%以内,为类似条件巷道支护设计提供了借鉴意义。     

受动压影响巷道围岩稳定性浅析

分析了静压及动压作用下巷道围岩的稳定性特点 ,并论述了动压作用下巷道围岩控制原理与技术。     

地应力场方向对巷道围岩稳定性的影响

地应力测试结果表明在构造应力场水平应力是垂直应力的1.8～2.7倍,而且两个水平应力之比是1.5～2.5。构造应力场是影响对巷道稳定的主要因素之一。本文运用COMSOL 3D有限元软件在初始应力场轴向变化的情况下模拟了巷道围岩的应力状态,分析得出巷道轴向与最大水平应力方向之间的夹角越大,巷道越不稳定。此时巷道围岩的剪破坏区深入到巷道顶底板。因此在构造应力场掘进巷道时要尽量使最大水平应力方向与巷道轴向一致。     

基于主应力迹线及拓扑结构的巷道围岩稳定性研究

为了揭示出巷道围岩在应力场结构中的稳定性准则,根据对基于主应力迹线的应力场结构及其破坏规律进行分析,得出巷道在应力场中保证稳定性的总原则为通过调整巷道的支护参数,使应力场中优势主应力迹线远离"分岔"的状态.以李子垭南二井3103运输巷为工程背景,通过数值模拟的方法,从应力场结构稳定性的角度对巷道支护效果进行分析.结果表...     

主应力对深部软岩巷道围岩稳定性影响规律研究

以某矿为工程背景，根据深部软岩巷道可能存在的地应力场类型和巷道轴向角度α(轴向与最大水平主应力的夹角)，设计出105组数值模拟方案，研究了深部软岩巷道围岩稳定性随轴向、径向侧压系数(λy，λx)及巷道轴向角度(α)变化的规律，研究了侧压系数因子Nλn和轴向角度因子Nα对巷道围岩稳定性的影响权重。研究结果表明：深部软岩巷道布置的合理轴向角度(α)并非只沿最大水平主应力方向布置时才最有利于巷道的稳定，而与巷道所处的具体地应力场有关；当巷道轴向与水平主应力方向不平行时，可将更靠近巷道轴向的水平主应力视为轴向应力，将另外一个水平主应力视为径向应力。     

基于偏应力场的巷道围岩破坏特征及工程稳定性控制

针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的,可呈不规则分布;结合工程实际,采用数值计算模拟分析了垂直应力大于水平应力时(侧压系数λ=0.4)和水平应力大于垂直应力时(侧压系数λ=1.6)不同应力状态下的巷道围岩偏应力和塑性区演化过程;根据现场调查及塑性区演化特征,提出在不同侧压系数下巷道围岩可形成典型正对称失稳模式和典型角对称失稳模式,并分析了这两种破坏模式的巷道围岩支护误区,以及相应的控制原则与关键技术。结合木孔煤矿和高坑煤矿的工程实践,应用了以"锚杆+锚索"支护为主,以提高两帮稳定性目标的"高强刚桁架"综合支护技术;以及以"关键部位注浆",发挥内、外耦合作用的"锚杆+U型钢+锚索"综合治理方案。工程实践表明,所提出的支护方案分别能对正对称失稳巷道和角对称失稳巷道围岩变形能起到较好的控制效果。     

非等压应力场巷道围岩主应力差分布规律与稳定性分析

采用理论分析、数值模拟方法对非等压应力场巷道围岩主应力差分布规律与稳定性进行研究,重点分析不同侧压系数下巷道顶底板与两帮的主应力差分布演化规律、塑性区形态和变形演化规律.研究结果表明:侧压系数λ<1时,巷道两帮破坏范围大于顶底板;λ>1时,顶底板破坏范围大于两帮.基于数学拟合得到巷道围岩最大主应力差轨迹线方程,该式可计算出围岩破坏最严重区域.巷道在围岩四周会形成主应力差承载壳,λ 增大过程中,承载壳形态演化过程为:水平的类"8"字形→扁平椭圆形→圆形→瘦高椭圆形→类"8"字形.顶底板主应力差峰值随着 λ的增大而增大,并向围岩深部转移,两帮峰值随着λ的增大而减小,向围岩浅部转移.巷道围岩塑性区总是分布在主应力差承载壳内,其形态演化过程与主应力差承载壳保持一致.λ 增大过程中,巷道顶底板位移曲线离散程度不断增大,两帮位移曲线离散程度先减小后增大.λ<1时,两帮表面位移>顶底板表面位移;λ>1时,顶底板表面位移>两帮表面位移.λ越接近1,巷道围岩稳定性越好.以回坡底煤矿11-1021巷为工程背景,研究发现巷道围岩主应力差呈倾斜的类"8"字形分布,理论分析结果与巷道实际破坏情况吻合,验证了理论的正确性.