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基本信息

項(xiàng)目名稱：
孔隙水壓力對(duì)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(jiǎn)介：
隨著煤礦開采逐漸進(jìn)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(hù)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(hù)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(duì)深部軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律。
詳細(xì)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(gè)焦點(diǎn)問題，目前，國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者對(duì)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(jìn)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(jìn)一步深入的研究和探討，論文在前人對(duì)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(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)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(duì)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(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)，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(shí)踐結(jié)合起來，為進(jìn)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(chǎng)問題為研究對(duì)象，利用數(shù)值仿真的研究方法和技術(shù)手段對(duì)水作用下軟巖巷道圍巖穩(wěn)定性特征進(jìn)行模擬研究，研究結(jié)果將對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工設(shè)計(jì)提供必要的技術(shù)支持和理論依據(jù)。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)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(chǎng)問題為研究對(duì)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(jià)值。 2）研究方法先進(jìn)性。作品運(yùn)用的數(shù)值仿真軟件對(duì)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(jìn)性，運(yùn)用tecplot 軟件進(jìn)行后處理，圖解更加清晰、明了。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)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(jìn)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(shí)應(yīng)用價(jià)值。

學(xué)術(shù)論文摘要

為了研究孔隙水壓力對(duì)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(jìn)行了數(shù)值仿真，結(jié)果表明：孔隙水壓力對(duì)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(diǎn)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(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

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(jìn)展[J]。 力學(xué)進(jìn)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(duì)象，該類問題的研究由來已久，我國(guó)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(zhǎng)時(shí)間的研究和實(shí)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(jì)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(guó)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(chǔ)層中流體流動(dòng)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(jì)算格式，并對(duì)流固耦合效應(yīng)進(jìn)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(chǔ)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(duì)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(duì)膨脹性軟巖巷道變形和支護(hù)問題進(jìn)行研究，許興亮從巷道控制的過程原則方面對(duì)泥化軟巖巷道進(jìn)行了研究。實(shí)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(hù)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(shí)的出現(xiàn)，使人們認(rèn)識(shí)到洞室支護(hù)尤其是軟巖洞室的支護(hù)存在合理的支護(hù)時(shí)機(jī)問題，并對(duì)其進(jìn)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(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
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