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芙蓉矿区巷道矿压显现及控制研究

作　者: 王登科
导　师: 尹光志
学　校: 重庆大学
专　业: 工程力学
关键词: 矿压显现及其控制矿压观测围岩变形有限元分析巷道布置
分类号: TD322
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 273次
引　用: 4次
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内容摘要

近年来，芙蓉矿区白皎矿井、珙泉矿井、杉木树矿井和红卫矿井巷道矿压显现十分严重。为了解决这一实际问题，本文采用现场调查、现场观测、理论分析、实验研究和数值模拟相结合的方法，对各矿井巷道围岩变形规律、影响巷道矿压的主要因素、巷道在不同受力情况下和采动影响下的变形及应力分布规律等进行了系统研究，得出了芙蓉矿井巷道矿压显现规律；并在此基础上确定了各种巷道的合理布置层位，其研究成果对芙蓉矿区矿井的生产具有指导作用。本文取得了以下主要研究成果：（1）通过对芙蓉矿区4个矿井巷道矿压显现的现场调查和现场实测分析表明，采动影响、岩性、地质构造和构造应力是影响芙蓉矿区巷道矿压显现的主要因素；（2）芙蓉矿区矿井巷道矿压现场实测表明，在构造应力作用下，不同类型的巷道变形存在很大的差异；（3）根据有限元数值模拟计算原理和方法，确定了芙蓉矿区矿井围岩物理力学参数、支护材料参数、计算模型及其边界条件。采用ANSYS有限元程序对4个矿井巷道矿压显现规律进行了数值模拟，得出了巷道围岩位移、应力、塑性区的分布规律及支护体的受力分布规律；（4）研究表明，岩性和巷道距煤层的距离是选择上（下）山巷道和底板道布置层位的关键；（5）研究表明，白皎矿井的上山巷道应布置在距离K₁煤层38.4m处的灰色细砂岩层中，底板道应布置在距离K₁煤层11.7m处的细、粉砂岩层中。

全文目录

中文摘要  4-6
英文摘要  6-11
1 绪论  11-27
  1.1 工程背景  11-25
    1.1.1 矿区地质概述  11-12
    1.1.2 矿井地质  12-25
  1.2 课题研究意义  25
  1.3 论文的研究内容和技术路线  25-27
    1.3.1 论文研究内容  25-26
    1.3.2 论文技术路线  26-27
2 矿山压力发展简史及研究现状  27-33
  2.1 矿山压力发展简史  27-28
  2.2 相关理论研究与实践  28-30
  2.3 围岩稳定性研究方法  30-32
  2.4 数值分析方法  32-33
3 巷道矿压显现现场调查研究  33-43
  3.1 巷道现场调查对象、内容与方法  33-34
    3.1.1 巷道现场调查对象的确定  33
    3.1.2 巷道现场调查内容  33
    3.1.3 巷道现场调查方法介绍  33-34
  3.2 现场调查结果分析  34-41
    3.2.1 煤层巷道现场调查结果分析  34-37
    3.2.2 岩石巷道现场调查结果分析  37-41
  3.3 巷道矿压显现规律总结及原因分析  41-42
    3.3.1 巷道矿压显现规律总结  41-42
    3.3.2 巷道矿压显现原因分析  42
  3.4 本章小结  42-43
4 煤矿巷道矿压显现规律  43-53
  4.1 巷道围岩应力及位移分析  43-47
    4.1.1 巷道围岩应力  44-45
    4.1.2 巷道围岩位移  45-47
  4.2 影响巷道矿压显现和巷道稳定的主要因素  47-53
    4.2.1 岩性及岩体完整性的影响  47-48
    4.2.2 构造应力的影响  48
    4.2.3 结构面的影响  48-49
    4.2.4 采动的影响  49-51
    4.2.5 回采顺序的影响  51-53
5 巷道现场实测研究  53-69
  5.1 巷道现场观测对象、内容和方法  53-56
    5.1.1 观测对象  53-54
    5.1.2 观测内容  54-55
    5.1.3 观测方法  55-56
  5.2 测区布置及测站安设  56-59
    5.2.1 测区布置  56
    5.2.2 测站安设  56-59
  5.3 巷道现场实测结果与分析  59-68
    5.3.1 白皎矿井数据处理  60-61
    5.3.2 杉木树矿井数据处理  61-65
    5.3.3 红卫矿井数据处理  65-68
  5.4 本章小结  68-69
6 非线性有限元基本原理及ANSYS实现  69-79
  6.1 引言  69
  6.2 弹塑性分析基本原理  69-75
    6.2.1 弹塑性分析基本方程  69-74
    6.2.2 弹塑性分析常用强度准则  74-75
  6.3 ANSYS软件介绍  75
  6.4 ANSYS基本分析过程  75-76
  6.5 材料非线性分析的ANSYS实现  76-79
    6.5.1 建模  76
    6.5.2 加载与求解  76-79
7 煤矿巷道 ANSYS有限元模拟分析  79-95
  7.1 材料本构模型的选择  79
  7.2 围岩物理力学参数及支护材料参数  79-82
    7.2.1 巷道围岩物理力学参数  79-81
    7.2.2 巷道支护材料参数  81-82
  7.3 计算模型尺寸  82-83
  7.4 计算模型边界载荷的确定及单元划分  83-84
    7.4.1 边界条件的确定  83
    7.4.2 模型单元划分  83-84
  7.5 计算结果分析  84-94
    7.5.1 白皎矿井22盘区皮带下山计算结果分析  84-87
    7.5.2 杉木树矿井N2442机巷计算结果分析  87-90
    7.5.3 红卫矿井+182K_6巷计算结果分析  90-94
  7.6 本章小结  94-95
8 煤矿巷道矿压显现控制研究  95-129
  8.1 巷道围岩控制原理和方法  95
  8.2 采动影响下巷道合理位置的选择  95-127
    8.2.1 采动影响下上山巷道位置的选择  96-111
    8.2.2 采(盘)区底板道合理位置的选择  111-127
  8.3 本章小结  127-129
9 结论与建议  129-131
  9.1 主要结论  129
  9.2 主要建议  129-131
致谢  131-133
参考文献  133-137
附录  137-139
独创性声明  139
学位论文版权使用授权书  139

芙蓉矿区巷道矿压显现及控制研究

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