小紀汗煤礦含水煤層巷道變形機理研究.pdf

1、水害一直是制約煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患之一，礦井在巷道掘進時期，圍巖因吸水膨脹其強度弱化、變形加劇，而井下疏排水引起巷道斷面尺寸變化更會加劇巷道圍巖變形。小紀汗煤礦首次發(fā)現(xiàn)煤層為含水層且為主要承壓含水層，在此特殊水文地質(zhì)工程背景下，開展含水煤層巷道變形機理研究，對指導礦井安全生產(chǎn)具有重要的理論與實際意義。
　　論文主要研究內(nèi)容及成果如下：
　?。?）針對該礦井巷道底板條件，現(xiàn)場取樣對底板巖石礦物組成成分、巖石膨脹性、水作用下巖

2、石強度弱化規(guī)律進行系統(tǒng)的試驗研究。發(fā)現(xiàn)巖石中含蒙脫石、伊利石等膨脹性礦物質(zhì)是圍巖膨脹變形的微觀影響因素，底板巖石遇水后產(chǎn)生的高膨脹應力、較大變形量宏觀表象為圍巖變形。給出巷道底板粉砂質(zhì)泥巖抗拉強度、單軸抗壓強度及彈性模量隨含水率、不同浸水時間變化而弱化規(guī)律函數(shù)，為數(shù)值模擬研究提供參數(shù)依據(jù)。
　?。?）運用巖體彈塑性力學知識，考慮圍巖體強度衰減和應變軟化特點，對巷道圍巖塑性區(qū)半徑及變形特征展開理論研究，給出圍巖塑性區(qū)半徑、圍巖內(nèi)任意

3、一點應力和巷道表面圍巖位移量的解析式。發(fā)現(xiàn)相比無水作用下，水作用后巷道塑性區(qū)半徑明顯增大，巷道圍巖表面位移量隨巖石軟化程度增加而增大。
　?。?）建立不同含水率狀態(tài)下巷道圍巖數(shù)值計算模型，F(xiàn)LAC3D數(shù)值分析巷道開挖過程圍巖強度特性隨含水量增大而弱化特征，模擬研究巷道圍巖應力應變、塑性區(qū)分布及圍巖表面變形量，發(fā)現(xiàn)圍巖變形量隨巖石含水率增加而增大，從而揭示含水煤層巷道圍巖變形基本原理及規(guī)律。
　?。?）結(jié)合小紀汗煤礦巷道圍巖破