基本信息
- 項目名稱：
- 孔隙水壓力對深部高應(yīng)力軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性的影響研究
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 隨著煤礦開采逐漸進入深部，其煤層賦存條件不斷劣化，高地應(yīng)力、高孔隙水壓力和高溫等因素的影響，使巷道的維護和圍巖治理越來越困難，在淺部應(yīng)力狀態(tài)下表現(xiàn)為硬巖特征的巖石，在深部高應(yīng)力狀態(tài)下往往表現(xiàn)為大變形、難支護的軟巖特征，根據(jù)以上軟巖特征來探討孔隙水壓力作用對深部軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律。
- 詳細介紹：
- 孔隙水壓力作用下的深部軟巖巷道穩(wěn)定性問題已經(jīng)成為深部開采中的一個焦點問題，目前，國內(nèi)眾多學(xué)者對孔隙水壓力作用下深部軟巖巷道圍巖響應(yīng)特征，軟巖的蠕變規(guī)律，巖石基本參數(shù)的影響等方面進行了研究，并取得了一定研究成果，但是，尚未形成完整的理論體系，仍然存在許多問題需要進一步深入的研究和探討，論文在前人對深部高應(yīng)力軟巖巷道圍巖變形規(guī)律研究成果基礎(chǔ)上，以現(xiàn)場工業(yè)試驗基礎(chǔ)資料為依據(jù)，根據(jù)高應(yīng)力軟巖巷道圍巖變形失穩(wěn)特征，并通過數(shù)值仿真的研究手段，模擬在深部高應(yīng)力軟巖巷道挖掘過程中孔隙水壓力的演化特征，探討孔隙水壓力作用對深部軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 作品撰寫目的：在于加深對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和認識，提高自身的科學(xué)研究能力，提高自身的綜合素質(zhì)，并將理論學(xué)習(xí)與工程實踐結(jié)合起來，為進一步學(xué)習(xí)和工作奠定基礎(chǔ)。 作品的思路：作品以煤礦生產(chǎn)中亟待解決的現(xiàn)場問題為研究對象，利用數(shù)值仿真的研究方法和技術(shù)手段對水作用下軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性特征進行模擬研究，研究結(jié)果將對現(xiàn)場的施工設(shè)計提供必要的技術(shù)支持和理論依據(jù)。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 1）作品的選題具有科學(xué)性。作品以煤礦生產(chǎn)中亟待解決的現(xiàn)場問題為研究對象，即體現(xiàn)了專業(yè)特色，又具有一定的前瞻性，研究成果具有廣泛的應(yīng)用價值。 2）研究方法先進性。作品運用的數(shù)值仿真軟件對水的模擬效果一直缺少完善的案例，作品的探索體現(xiàn)了研究方法的先進性，運用tecplot 軟件進行后處理，圖解更加清晰、明了。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 煤礦軟巖巷道圍巖治理問題一直伴隨著煤炭行業(yè)的興衰，煤礦開采已經(jīng)逐漸進入深部，一系列的深部開采問題制約著煤礦深部開采的安全高效，其中高應(yīng)力軟巖巷道穩(wěn)定性問題就是深部開采的主要問題之一，尤其在水的影響下深部高應(yīng)力軟巖巷道控制愈加困難，因此，作品研究具有重要的理論意義和現(xiàn)實應(yīng)用價值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 為了研究孔隙水壓力對深部高應(yīng)力軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律，利用有限差分程序?qū)Σ煌紫端畨毫r下深部軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性及孔隙水壓力分布規(guī)律進行了數(shù)值仿真，結(jié)果表明：孔隙水壓力對軟巖巷道的穩(wěn)定性具有顯著的影響。隨著孔隙水壓力的增加，圍巖應(yīng)力集中程度及集中范圍逐漸增加，頂?shù)装寮袇^(qū)到巷道中心點的間距逐漸趨于定值；隨著孔隙水壓力的增加，圍巖位移量增加，受孔隙水壓力的影響程度兩幫明顯大于頂板，頂板大于底板。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- 周宏偉，謝和平，左建平。 深部高地應(yīng)力下巖石力學(xué)行為研究進展[J]。 力學(xué)進展，2005.02，P91-99。
同類課題研究水平概述
- 作品以煤礦軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性為研究對象，該類問題的研究由來已久，我國的大部分礦區(qū)都涉及到煤礦軟巖巷道圍巖治理問題，經(jīng)過如此長時間的研究和實踐，形成了一定的理論和成果，但是隨著煤礦開采的深部化，煤礦軟巖巷道形式及失穩(wěn)規(guī)律發(fā)生了較大的變化，給其工程的施工、設(shè)計和安全性提出了新的挑戰(zhàn)，先前形成的圍巖控制技術(shù)和控制方法逐漸的降低作用、甚至失效，尤其在水的作用下，巷道的穩(wěn)定性控制問題愈加困難。國內(nèi)學(xué)者在水巖耦合作用研究方面也取得了一定的成果，董平川等建立了可變形飽和儲層中流體流動的數(shù)學(xué)模型。薛世峰建立了非混溶飽和兩相滲流與孔隙介質(zhì)耦合數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了用解耦方法建立的有限元計算格式，并對流固耦合效應(yīng)進行了分析。李錫夔討論了力學(xué)-滲流-介質(zhì)耦合問題的數(shù)學(xué)模型。冉啟全建立了油藏多相滲流與應(yīng)力耦合滲流數(shù)學(xué)模型，采用有限差分與有限元交替迭代求解方法。黎水泉，徐秉業(yè)建立了雙重孔隙介質(zhì)流固耦合滲流模型，考慮滲透參數(shù)隨有效應(yīng)力而變化的非線性雙重孔隙介質(zhì)流固耦合滲流。吉小明等推導(dǎo)了雙重介質(zhì)單相流體耦合模型，建立了相應(yīng)有限元統(tǒng)一求解格式。劉建軍根據(jù)裂縫低滲透油藏的儲層特征，建立了適合裂縫性砂巖油藏滲流的等效連續(xù)介質(zhì)模型，并將滲流力學(xué)與彈塑性力學(xué)相結(jié)合，建立了裂縫性低滲透油藏流固耦合數(shù)學(xué)模型，用有限差分與有限元相結(jié)合的方法建立了數(shù)值模型。水對軟巖巷道的影響及其控制方法方面的研究較少，部分學(xué)者僅通過具體礦井探討了水敏性軟巖水患巷道的控制方法，對膨脹性軟巖巷道變形和支護問題進行研究，許興亮從巷道控制的過程原則方面對泥化軟巖巷道進行了研究。實際工程中，有的工程圍巖非常破碎，而有的工程圍巖卻比較完整，但是在相同的支護參數(shù)條件下，卻出現(xiàn)了前者圍巖穩(wěn)定而后者圍巖失穩(wěn)的奇怪現(xiàn)象。這樣事實的出現(xiàn)，使人們認識到洞室支護尤其是軟巖洞室的支護存在合理的支護時機問題，并對其進行了一系列的研究。 綜上可見，水作用下軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性的研究尚未有明確的結(jié)論，尚處于研究、發(fā)展階段，因此作品研究水平達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。
