采深对采场围岩应力壳力学特征影响规律研究

摘要

本文是在采场围岩应力壳理论的基础上，采用实验室相似模拟、计算机数值模拟相结合的综合研究手段，以淮南矿业集团谢桥煤矿11318E综采工作面为主要工程背景，深入系统的研究了采深对采场围岩应力壳力学特征的影响规律。
　　研究发现，采场矿压显现受控于应力壳的存在和其演化所带来的影响。且随着采深的增加，应力壳的高度先基本不变，采深1000m左右处为拐点，1000m以上时应力壳的形态和力学特征受采深影响显著，壳高随着采深的增加而增加，走向壳基距工作面煤壁距离增大，壳基影响范围也随之变宽，应力壳形态由扁平壳向拱形壳转变。
　　分析了不同采深情况下采场推进过程中的位移变形和围岩破坏特点，得出工作面变形和破坏主要发生工作面煤壁前方一定距离内，且随着开采深度的增大，工作面上覆岩层垂直位移量明显增大，采场围岩破坏范围也随之增大，充分揭示了深部采场工作面围岩变形具有近场效应，且采深越大，围岩变形近场效应越显著。
　　研究结果表明深部矿井应力壳的形成机制仍然明显，深部矿井采场矿压显现仍受控于应力壳的存在和其演化带来的影响。该研究成果进一步揭示了深部采场矿压显现与采深的关系，该研究对深部矿井采场围岩控制、工作面及巷道支护以及动力灾害防治具有指导意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状及问题提出

1．2．1 采场矿山压力理论研究进程

1．2．2 采场围岩应力壳力学特征的影响因素研究现状

1．2．3 采深对采场矿压影响研究现状

1．2．4 存在问题及课题提出

1．3 研究内容及思路

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究思路和技术路线

2 采深对采场围岩应力壳力学特征影响规律研究参数

2．1 工程地质概况

2．2 数值模拟计算设计

2．2．1 三维数值模拟内容

2．2．2 数值模型建立

2．2．3 岩层力学及物理参数

2．2．4 模型计算过程设计

2．3 相似模拟设计

2．3．1 试验目的和内容

2．3．2 试验设备

2．3．3 相似模拟试验模型的设计

2．3．4 测点布置

2．3．5 数据采集方法

2．4 本章小结

3 采深对采场围岩应力场影响规律

3．1 采深对采场围岩应力场影响数值模拟结果分析

3．1．1 沿工作面走向围岩应力场分布

3．1．2 沿工作面倾向围岩应力场分布

3．2 采深对采场围岩应力场影响相似模拟结果分析

3．3 采深对采场围岩应力场演化规律影响研究分析

3．4 本章小结

4 采深对采场围岩位移场影响规律

4．1 采深对采场围岩位移场影响数值模拟结果分析

4．1．1 沿工作面走向围岩位移场分布

4．1．2 沿工作面倾向围岩位移场分布

4．2 采深对采场围岩位移场影响相似模拟结果分析

4．3 本章小结

5 采深对采场围岩破坏场影响规律

5．1 采深对采场围岩破坏场影响数值模拟结果分析

5．1．1 沿工作面走向围岩破坏场分布

5．1．2 沿工作面倾向围岩破坏场分布

5．2 采深对采场围岩破坏场影响相似模拟结果分析

5．3 本章小结

6 结论及展望

6．1 结论

6．2 论文不足及展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果