基于相似模擬實(shí)驗(yàn)的巷道變形特征及失穩(wěn)危險(xiǎn)判別研究.pdf

1、巷道（承擔(dān)著通風(fēng)、運(yùn)輸、行人及其他功能）在煤礦開(kāi)采中扮演著重要的角色，巷道的穩(wěn)定關(guān)系著煤礦的安全和高效生產(chǎn)。近年來(lái)由于開(kāi)采強(qiáng)度的增大和開(kāi)采深度的增加，加上復(fù)雜的地質(zhì)條件，采動(dòng)應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力的疊加，使得井下開(kāi)采區(qū)域巷道容易產(chǎn)生大的變形、失穩(wěn)和破壞，甚至?xí)捎跊_擊地壓、礦震或強(qiáng)烈礦壓顯現(xiàn)等造成巷道的損壞。如何對(duì)處于應(yīng)力影響范圍內(nèi)的巷道的穩(wěn)定進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)對(duì)巷道變形、失穩(wěn)等危險(xiǎn)狀況作出預(yù)警，是煤礦安全監(jiān)測(cè)中的重要研究?jī)?nèi)容。
　　針對(duì)巷道

2、變形失穩(wěn)監(jiān)測(cè)的實(shí)際，本文建立巷道圍巖變形破壞模擬試驗(yàn)及應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)，在通過(guò)材料強(qiáng)度配比試驗(yàn)確定相似模型所需材料最佳配比的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了巷道圍巖變形過(guò)程的物理相似模擬研究，測(cè)試了二向載荷條件下受載巷道模型變形破壞過(guò)程中的宏觀應(yīng)力、應(yīng)變的變化特征，同時(shí)利用預(yù)先植入的光纖光柵傳感器測(cè)試了巷道圍巖內(nèi)部應(yīng)變的變化特征；并結(jié)合RFPA數(shù)值模擬結(jié)果，分析了巷道圍巖變形破壞機(jī)理；最后根據(jù)巷道圍巖內(nèi)部彎曲拉伸應(yīng)變變化的時(shí)序特征，提出了基于內(nèi)部應(yīng)變監(jiān)測(cè)的圍

3、巖失穩(wěn)判別條件。全文主要取得以下研究成果：
　?。?）進(jìn)行了試驗(yàn)?zāi)Ｐ退柘嗨撇牧系膹?qiáng)度配比實(shí)驗(yàn)，測(cè)定了沙子石蠟混合物8種配比情況下的主要力學(xué)參數(shù)，確定了沙子/石蠟為100：12作為相似模型所需材料的最佳配比。
　?。?）建立了巷道圍巖變形破壞模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，開(kāi)展了巷道圍巖變形過(guò)程的物理相似模擬試驗(yàn)，模型整體變形破壞過(guò)程的全應(yīng)力應(yīng)變曲線可以劃分為四個(gè)階段：壓密階段、受載階段、破壞階段和破壞后階段。
　?。?）測(cè)試并分析了巷

4、道模型受載變形破壞過(guò)程中頂板下沉和支撐壓力變化情況，以及垂向、橫向載荷變化特征和圍巖內(nèi)部應(yīng)變變化特征。
　?。?）應(yīng)用RFPA2D軟件，對(duì)巷道模型進(jìn)行了平面應(yīng)力分布集中及平面裂紋生成發(fā)育擴(kuò)展過(guò)程的數(shù)值模擬分析。
　　（5）提出了基于內(nèi)部應(yīng)變監(jiān)測(cè)的巷道圍巖失穩(wěn)判別條件：①應(yīng)變呈漸增大趨勢(shì)且其絕對(duì)值達(dá)到很大或者應(yīng)變值在短時(shí)間內(nèi)迅速增大；②應(yīng)變表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)特征，或出現(xiàn)不規(guī)則的波動(dòng)。
　　本文為巷道圍巖的實(shí)驗(yàn)?zāi)M研