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《武汉理工大学》 2013年
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陶二煤矿深部开采热力耦合行为研究

王威  
【摘要】:深部开采过程中,巷道围岩温度随着开采深度的增加不断升高。为了能够更加准确的预测和防治深部开采中的地质灾害事故,为设计合理的开采计划提供更加科学的依据,对高地温、大地压耦合作用下深部巷道的应力分布规律和围岩变形特性进行深入研究是非常有必要的。 本论文采用有限元软件ANSYS模拟计算了不同巷道壁温度下深部巷道围岩温度场的分布规律和热应力分布规律,对深部开采中巷道围岩的地应力分布和热力耦合行为进行了数值模拟并进行分析对比,得到了深部巷道围岩热力耦合作用下的应力分布和变性特征。并对陶二煤矿-711m水平北运输大巷进行巷道变形监测,得到巷道开挖支护后25天的巷道变形规律。 通过模拟计算得到如下结论: (1)在原岩温度为37。C时地热在巷道周边产生约6-7MPa的热应力,并且在巷道两帮的影响深度约为5.8m左右,巷道顶部和底部影响深度约为4.6m左右。在开采深度为-711m,原岩温度为37。C时,随着巷道壁温度的上升,巷道围岩应力增大,巷道围岩径向位移增大,侧壁围岩水平位移减小。 (2)巷道热力耦合作用计算得到的围岩应力比不考虑耦合作用时最大增大约2Mpa,最大增加量约15%,围岩应力变化最大区域位于径向深度约为1.8m处。热力耦合作用对巷道围岩应力场和位移场在径向深度为0-8m的范围内影响比较显著;在径向深度8-14m范围内,影响较小,当径向深度大于14m,可视为没有影响,巷道围岩变形量最大增加约10.5%左右。 (3)通过对陶二煤矿-711m水平北运输大巷开挖支护后25天变形进行监测,得到在支护的情况下,巷道顶板变形较小,相比底板变形比较严重,底板变形量最大达到77mm,产生严重的底鼓现象,最大变形速度可以达到4.2mm/d,严重影响了矿山的生产和安全。巷道平均底鼓量与顶板下沉量比值约为2.77:1;两帮位移量与顶板下沉量比值约为2.14:1。 最后,论文希望在加强理论研究的同时,改进实验配备,能够用实验结果来为理论研究作有力的支撑。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TD727

【参考文献】
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