恒大煤矿深部巷道围岩变形破坏及支护研究
随着浅部煤炭资源的开采枯竭，煤炭资源的开采越来越向深部发展，高地应力问题越来越突出并成为影响巷道变形破坏和稳定性的主要因素，而且深部地层应力变化多端，不同的地质结构产生不同的地应力，侧压力系数大于1和小于1的情况都有存在，这是与浅部开采最大的不同点。传统的浅部围岩变形破坏机理以及支护加固措施再适用于深部岩体有一定的局限性，在地应力状况未探明的情况下，单纯的考虑侧压力系数大于1甚至大于1.5的情况都有失偏颇，不同的地应力情况所产生的围岩变形破坏形式有所不同，从而所采取的对应支护加固措施也有所不同。因此，深入研究并完善深部巷道围岩变形破坏机理特征以更好的提出适用于深部围岩体的支护加固措施势在必行。 深部岩体经过长期的地质作用而处于静力平衡状态，巷道开挖扰动使得初始应力状态被破坏而重新趋于新的稳定状态，围岩内部应力的演化对围岩变形破坏具有决定性作用。目前，理论研究常用的方法是利用岩体的弹塑性理论对围岩的应力、应变以及变形量的分布变化规律进行研究，了解围岩变形破坏机理，从而更好的实现对围岩的支护以实现巷道安全。 以此作为依据，本文以恒大矿125采区材料运输巷道为实际工程背景，结合采矿学、高等岩体力学、弹塑性力学等理论原理，运用大型有限元数值模拟软件ANSYS，对不同侧压力系数λ=1.5、λ=1.0、λ=0.5下巷道围岩变形破坏特征、同一种支护加固方式的不同支护效果进行数值模拟分析，对深部巷道围岩变形破坏机理和支护技术进行进一步深入的研究和完善，以更好的应对实际工程中复杂的地应力状况，为该工况下巷道掘进与支护提供有价值的参考依据。本文主要研究以下内容: 首先单独分析每个侧压力系数下巷道围岩内部塑性区、最大最小主应力、VonMises等效应力以及位移量的分布变化规律，从而了解各自围岩变形破坏规律。之后对三种不同侧压力系数下的变形破坏情况进行综合对比分析，得出不同侧压力系数下围岩内部塑性区、最大最小主应力以及位移量的分布变化规律，进而得到不同侧压力系数下围岩变形破坏规律。 对同一个巷道在不同侧压力系数下，采用同一种支护方式的支护效果从塑性区、最大最小主应力、位移量三个方面的变化情况，并结合数值模拟得到的围岩变形破坏结果进行综合分析，分析同一种支护方式在不用侧压力系数下对巷道围岩塑性区、最大最小主应力、位移量的影响规律，进而得到不同地应力对围岩支护的影响规律。
煤矿开采;深部巷道;围岩变形;破坏机理;侧压力系数;支护方式
辽宁工程技术大学
硕士
防灾减灾工程及防护工程
苏仲杰
2017
中文
TD353
77
2018-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）