深部軟弱煤巖巷道松動變形隨時間演化規(guī)律分析.pdf

1、隨著煤礦開采強度的加大，淺部資源逐漸開采完畢，巷道開挖深度的不斷增加，一大批煤礦已進入深部開采階段，深部開采帶來的難度及問題，已是中國煤炭行業(yè)不得不面對的問題，比如地溫高、瓦斯量大、礦壓大、支護困難等。煤巖作為一種巖性較弱的有機巖體，其對應力溫度較為敏感，在深部條件下表現為強烈的流變變形特征。研究表明：深部巖石具有持續(xù)的強流變特性，表現為變形量大、持續(xù)時間長，即具有明顯的時間效應。因此采用科學的研究方法對深部軟弱煤巖的蠕變特性及其變化規(guī)

2、律開展研究，確定松動圈范圍隨時間演化規(guī)律，對解決實際工程中與蠕變相關的問題具有理論和工程實際意義。
　　本文在綜合分析國內外巖石蠕變試驗及蠕變數值模擬的基礎上，開展了以下研究并得出一些結論：
　　（1）采用SD-20巖石蠕變儀對煤巖進行單軸分級加卸載蠕變壓縮試驗，并通過非線性擬合獲取煤巖的蠕變參數。通過對煤巖單軸壓縮蠕變試驗曲線的分析，可以看到：在較低應力水平下，煤巖試件蠕變由初始蠕變階段很快進入穩(wěn)定蠕變階段，當應力水平超過

3、其屈服極限時，蠕變進入等速蠕變階段，隨著時間的增加，應變值逐漸增大，若應變值超過其極限應變值時，試件將發(fā)生破壞。
　?。?）采用有限差分軟件FLAC3D選擇應變軟化/硬化模型結合Burger蠕變模型模擬了不同條件下（不同應力、不同斷面形狀）深部軟弱煤巖巷道表面應力變形隨蠕變時間變化規(guī)律。模擬結果表明：隨著應力水平的提高，巷道頂板、底板及幫部的位移量逐漸增大，但增加幅度逐漸減小；在同一應力水平下巷道表面位移量總體表現出“幫部位移量大

4、于頂板位移量大于底板位移量”的特點；埋深較深的巷道表面垂直應力在一定時間內逐漸增大，增長速度先增大再減小，并且出現垂直應力小幅減小的現象，即產生了應力松弛現象；斷面形狀對巷道變形影響較大，矩形巷道的頂底板及幫部位移量最大，直墻半圓拱次之，圓形巷道最小。
　　（3）在巷道周邊10個方向上布置監(jiān)測點，以位移衰減快慢系數作為判斷松動圈厚度的標準確定了不同應力下松動圈范圍變化趨勢。模擬結果表明：在較低應力水平下，巷道開挖初期，角部松動圈發(fā)