千米深井煤矿地应力场特征及地压控制对策研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着浅部煤炭资源日渐枯竭,淮南矿区正逐步向深部延伸,最大采深已接近或超过1000m。进入深部开拓阶段后,地质条件恶化,地应力、水头压力和地温梯度明显升高,高地应力引发的巷道失稳破坏比例骤增,造成重大安全隐患和经济损失,给巷道围岩稳定与施工安全控制提出了一系列严峻挑战。顾桥矿二水平地应力高,巷道围岩稳定控制难度高,急需开展千米深井地应力测试及地压控制对策方面的研究工作,优化巷道围岩支护方法,从而提高巷道支护效率。

高地应力是深部巷道的典型地质特征之一,也是引发巷道失稳破坏的关键因素。准确掌握深部围岩地应力场及其开挖扰动演化特征,是设计围岩支护方案的必要步骤。受沉积环境和反复构造运动的影响,煤矿深部围岩大多破碎软弱,力学强度低,属于松软围岩。采用目前常用的地应力测试方法在这样的松软围岩中进行地应力测试不仅实施极为困难,而且存在很大的局限性或测量误差。

深部围岩赋存条件和应力环境与浅部明显不同,浅部巷道围岩稳定控制的理论与技术已远远不能适应深部巷道围岩稳定控制的要求,必须尽快发展深部巷道围岩稳定性分析方法、控制理论和支护技术,形成理论与技术的系统成果,才能有效指导深部巷道的设计和施工,确保其长期稳定和安全运行。以地应力场及开挖扰动特征为基础,开展深部巷道高应力条件下的变形破坏数值模拟计算,并进行支护方案优化是实现深部巷道稳定控制的重要手段。

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2. 研究的基本内容与方案

(1) 淮南矿区典型深部巷道围岩力学参数分析

依托淮南矿区典型巷道,采用现场工程地质调查、室内物理力学试验分析、经验类比等手段,分析巷道围岩力学特性参数,并调查分析巷道地质构造及水文地质条件、围岩赋存应力状态等围岩赋存条件,为数值仿真计算及支护设计优化提供基础依据。

(2) 深部巷道开挖卸荷破坏机理及发展模式

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3. 研究计划与安排

时间

内容

第1-2周

整理千米深部矿井地应力测试分析及分布特征、围岩支护相关中英文资料,在导师的指导下,学习FLAC3D(5.0)数值模拟软件,对所要研究的内容和方法形成清晰的思路。

第3-5周

完成毕业论文的开题报告,总结现有的研究方法和成果,完成文献综述撰写工作。

第6-7周

以淮南矿区典型千米深部巷道为依托,确定深部围岩开挖卸荷应力场演化规律理论分析的思路。

第8-12周

完成FLAC3D(5.0)数值模拟,研究不同支护方案条件下,深部巷道围岩稳定性,提出不同围岩条件的巷道优化设计方案。总结试验现象,进行思考并提出自己的观点,结合现有理论进行对比分析并与导师进行探讨。

第13-16周

完成并修订毕业论文,准备毕业论文答辩。毕业论文及报告的完成日期约为2019年6月6日。

4. 参考文献(12篇以上)

[1] [1] barenblatt g.i.,zheltov i.p.,kochina i.n..basic concepts in the theory of seepage of homogeneous liquids in fissured rocks[j].journal of applied mathematics and mechanics,1960,24: 852–864.

[2] dykeuizen r. c.. a new coupling term for dual-porosity models[j].water resources research. 1990, 26(2): 351-356.

[3] zimmerman r.w.,bodvarsson g.s. hydraulic conductivity of rock fractures[j]. transport in porous media, 1996, (23): 1–30.

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