采动影响下大倾角煤层巷道围岩破裂演化与失稳机理研究
发布时间：2022-05-06 19:45
大倾角煤层巷道周边围岩常受到复杂非对称载荷的影响,而非对称载荷产生的剪应力成分有利于围岩裂隙的开裂与扩展,这是导致大倾角煤层巷道破裂失稳的主要原因之一。从不同角度揭示大倾角煤层巷道破裂演化与失稳机理可对此类巷道支护设计提供重要参考依据。虽然国内外学者针对大倾角煤层巷道破裂失稳机理与控制技术开展了一系列研究,但因缺乏相关的实验系统,从实验室小试样角度揭示剪应力成分对大倾角煤层巷道破裂行为的影响仍为研究空白,考虑顶板弱面滑移效应的采动下大倾角煤层巷道失稳模式仍鲜有报道,从力学角度揭示采动强度与倾角对大倾角煤层巷道围岩应力及变形影响的研究仍需完善。本文将综合采用实验室试验、数值模拟、理论分析和现场试验等手段开展采动影响下大倾角煤层巷道围岩破裂演化与失稳机理研究,并针对性的提出相应的控制理论与技术。主要研究结论如下:（1）研发压缩-剪切耦合加载实验系统,详述该系统具体组装步骤及使用方法,给出煤岩试样在压缩-剪切耦合加载下的强度计算原理;与传统的单轴压缩实验系统相比,该系统能够实现试样在倾斜条件下的单轴加载,使其处于压剪耦合力学状态下,该加载方式能够有效反映大倾角巷道受压缩-剪切耦合载荷影响的力...
【文章页数】：229 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 存在的主要问题
1.4 研究内容及技术路线
1.5 主要创新点
2 压缩-剪切耦合作用下煤岩变形及破裂力学行为
2.1 实验系统及方案
2.2 实验结果分析
2.3 煤岩破坏过程中的能量演化规律
2.4 压缩-剪切耦合载荷下煤岩宏观破裂模式
2.5 压缩-剪切耦合载荷下煤岩体力学性能定量表征
2.6 本章小结
3 压缩-剪切耦合作用下煤岩微破裂演化规律
3.1 煤岩破裂的声发射表征方法
3.2 不同倾角下煤岩破裂过程的声发射特征
3.3 不同加载速率下煤岩破裂过程的声发射特征
3.4 压缩-剪切耦合载荷下裂纹开裂模式演化规律
3.5 压缩-剪切耦合载荷下煤岩裂隙起裂力学机制
3.6 本章小结
4 采动下大倾角煤层巷道破裂失稳机理模拟研究
4.1 数值计算模型的建立
4.2 煤层倾角对巷道围岩失稳模式的影响
4.3 采动强度对大倾角巷道围岩失稳模式的影响
4.4 弱面滑移效应对大倾角巷道围岩失稳机制的影响
4.5 大倾角煤层巷道围岩渐进破裂失稳机制
4.6 本章小结
5 采动下大倾角煤层巷道围岩应力及变形力学分析
5.1 复变函数及保角变换理论
5.2 力学模型的建立与解答
5.3 算例分析
5.4 本章小结
6 大倾角煤层回采巷道围岩稳定性控制体系与技术
6.1 支护下大倾角煤层巷道顶板自稳力学机制
6.2 大倾角煤层巷道“高预应力非对称”控制技术
6.3 工业性试验
6.4 采动下大倾角煤层回采巷道支护设计流程
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]大倾角煤层长壁综采:进展、实践、科学问题[J]. 伍永平,贠东风,解盘石,王红伟,郎丁,胡博胜. 煤炭学报. 2020(01)
[2]自然和饱水煤样巴西劈裂过程声发射幅频特征试验[J]. 陈同庆,沈荣喜,李红儒,侯振海,张昕. 工矿自动化. 2019(12)
[3]三轴疲劳-卸围压条件下大理岩力学特性试验研究[J]. 侯志强,王宇,刘冬桥,李长洪,刘昊. 岩土力学. 2020(05)
[4]CNL及CNS条件下结构面剪切特性试验研究[J]. 崔国建,张传庆,韩华超,曾志全,周辉,卢景景. 岩石力学与工程学报. 2019(S2)
[5]大倾角煤层旋采巷道围岩破坏机理与支护技术[J]. 池小楼,杨科. 地下空间与工程学报. 2019(05)
[6]浅层急倾斜煤层采空区岩体注浆加固技术应用研究[J]. 王学军,曹大淀,骆国良,龚振全,魏朝强,卢相忠. 煤炭技术. 2019(07)
[7]基于BOTDA技术感测的大倾角煤层顶板活动规律研究[J]. 柴敬,杜文刚,张丁丁,雷武林. 岩石力学与工程学报. 2019(09)
[8]大倾角煤层巷道断面设计与支护研究[J]. 徐勇. 现代矿业. 2019(03)
[9]急倾斜松软煤层巷道不等强耦合动态支护[J]. 卓军,石永奎,沈蓥. 煤矿安全. 2019(03)
[10]多孔隙岩石加卸载力学特性及本构模型研究[J]. 马秋峰,秦跃平,周天白,杨小彬. 岩土力学. 2019(07)
博士论文
[1]大倾角煤层巷道围岩稳定性分析与控制技术研究[D]. 胡少轩.中国矿业大学 2018
[2]深部厚顶煤巷道围岩破坏控制机理及新型支护系统对比研究[D]. 王琦.山东大学 2012
硕士论文
[1]偏应力对岩石破裂作用机制试验研究[D]. 王常委.中国矿业大学 2019
[2]卸荷条件下煤岩变形破坏机理研究[D]. 朱明政.中国矿业大学 2019
[3]大倾角异形回采巷道采动变形破坏规律及支护技术研究[D]. 高凯.西安科技大学 2018
[4]不同应力环境下花岗岩失稳破坏特性试验研究[D]. 李春义.昆明理工大学 2018
[5]大倾角薄层顶板巷道围岩失稳力学分析及支护技术[D]. 张明.中国矿业大学 2014
[6]深埋非圆形隧洞锚杆长度研究[D]. 周誉.华北电力大学 2013
[7]倾斜煤层沿顶掘进回采巷道上帮煤体失稳机理与工程应用[D]. 张辉.河南理工大学 2009
[8]大倾角煤层回采巷道破坏机理及锚杆支护分析[D]. 李冬.西安科技大学 2005
本文编号：3651096
【文章页数】：229 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 存在的主要问题
1.4 研究内容及技术路线
1.5 主要创新点
2 压缩-剪切耦合作用下煤岩变形及破裂力学行为
2.1 实验系统及方案
2.2 实验结果分析
2.3 煤岩破坏过程中的能量演化规律
2.4 压缩-剪切耦合载荷下煤岩宏观破裂模式
2.5 压缩-剪切耦合载荷下煤岩体力学性能定量表征
2.6 本章小结
3 压缩-剪切耦合作用下煤岩微破裂演化规律
3.1 煤岩破裂的声发射表征方法
3.2 不同倾角下煤岩破裂过程的声发射特征
3.3 不同加载速率下煤岩破裂过程的声发射特征
3.4 压缩-剪切耦合载荷下裂纹开裂模式演化规律
3.5 压缩-剪切耦合载荷下煤岩裂隙起裂力学机制
3.6 本章小结
4 采动下大倾角煤层巷道破裂失稳机理模拟研究
4.1 数值计算模型的建立
4.2 煤层倾角对巷道围岩失稳模式的影响
4.3 采动强度对大倾角巷道围岩失稳模式的影响
4.4 弱面滑移效应对大倾角巷道围岩失稳机制的影响
4.5 大倾角煤层巷道围岩渐进破裂失稳机制
4.6 本章小结
5 采动下大倾角煤层巷道围岩应力及变形力学分析
5.1 复变函数及保角变换理论
5.2 力学模型的建立与解答
5.3 算例分析
5.4 本章小结
6 大倾角煤层回采巷道围岩稳定性控制体系与技术
6.1 支护下大倾角煤层巷道顶板自稳力学机制
6.2 大倾角煤层巷道“高预应力非对称”控制技术
6.3 工业性试验
6.4 采动下大倾角煤层回采巷道支护设计流程
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]大倾角煤层长壁综采:进展、实践、科学问题[J]. 伍永平,贠东风,解盘石,王红伟,郎丁,胡博胜. 煤炭学报. 2020(01)
[2]自然和饱水煤样巴西劈裂过程声发射幅频特征试验[J]. 陈同庆,沈荣喜,李红儒,侯振海,张昕. 工矿自动化. 2019(12)
[3]三轴疲劳-卸围压条件下大理岩力学特性试验研究[J]. 侯志强,王宇,刘冬桥,李长洪,刘昊. 岩土力学. 2020(05)
[4]CNL及CNS条件下结构面剪切特性试验研究[J]. 崔国建,张传庆,韩华超,曾志全,周辉,卢景景. 岩石力学与工程学报. 2019(S2)
[5]大倾角煤层旋采巷道围岩破坏机理与支护技术[J]. 池小楼,杨科. 地下空间与工程学报. 2019(05)
[6]浅层急倾斜煤层采空区岩体注浆加固技术应用研究[J]. 王学军,曹大淀,骆国良,龚振全,魏朝强,卢相忠. 煤炭技术. 2019(07)
[7]基于BOTDA技术感测的大倾角煤层顶板活动规律研究[J]. 柴敬,杜文刚,张丁丁,雷武林. 岩石力学与工程学报. 2019(09)
[8]大倾角煤层巷道断面设计与支护研究[J]. 徐勇. 现代矿业. 2019(03)
[9]急倾斜松软煤层巷道不等强耦合动态支护[J]. 卓军,石永奎,沈蓥. 煤矿安全. 2019(03)
[10]多孔隙岩石加卸载力学特性及本构模型研究[J]. 马秋峰,秦跃平,周天白,杨小彬. 岩土力学. 2019(07)
博士论文
[1]大倾角煤层巷道围岩稳定性分析与控制技术研究[D]. 胡少轩.中国矿业大学 2018
[2]深部厚顶煤巷道围岩破坏控制机理及新型支护系统对比研究[D]. 王琦.山东大学 2012
硕士论文
[1]偏应力对岩石破裂作用机制试验研究[D]. 王常委.中国矿业大学 2019
[2]卸荷条件下煤岩变形破坏机理研究[D]. 朱明政.中国矿业大学 2019
[3]大倾角异形回采巷道采动变形破坏规律及支护技术研究[D]. 高凯.西安科技大学 2018
[4]不同应力环境下花岗岩失稳破坏特性试验研究[D]. 李春义.昆明理工大学 2018
[5]大倾角薄层顶板巷道围岩失稳力学分析及支护技术[D]. 张明.中国矿业大学 2014
[6]深埋非圆形隧洞锚杆长度研究[D]. 周誉.华北电力大学 2013
[7]倾斜煤层沿顶掘进回采巷道上帮煤体失稳机理与工程应用[D]. 张辉.河南理工大学 2009
[8]大倾角煤层回采巷道破坏机理及锚杆支护分析[D]. 李冬.西安科技大学 2005
本文编号：3651096
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