深部高应力巷道围岩破裂演化过程数值模拟
【国家自然科学基金】_高应力巷道_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
序号科研热词推荐指数序号科研热词1高应力51数值模拟2软岩巷道22高应力3高应力软岩13深部开采4锚网索支护14巷道支护5锚杆支护15作用机理6软岩16三维支护7膨胀软岩17高应力软岩8联合支护18高应力强膨胀型软岩巷道9耦合支护19高应力巷道10结构失稳110预留刚隙柔层支护11组合体模型111非常规断面12破碎巷道112非均质性13破碎围岩113锚网索喷+底角锚杆+柔层桁架14特殊岩层114锚注15滑动面115钻孔摄像16深部巷道116软破岩巷道17深部117软岩巷道18深井开采118软岩19深井119裂隙20注锚加固120裂纹21注浆121脆性岩体22柔层桁架122联合支护23材料破坏123耦合支护24机理124破坏过程25数值计算125深部26放矸卸压126深埋高应力27控制机理127沿空巷道28应力转移128支护技术29应力分布129损伤30巷道底鼓130巷道31巷道131复杂煤层32岩爆132声发射33大刚度高强度支护133圆形度指标34地应力134图像处理35参数支护135围岩松动圈36力学模型136围岩卸荷37切眼137围岩38冲击地压138围压效应39伊/蒙混层矿物学特征139围压恢复加固理论40二次支护巷道140变形机理41主动有控卸压141参数设计42卸荷破坏43半煤岩巷44动态响应45动压46动力挠动47减排矸48冲击矿压49内帮50三轴试验51三轴实验52三维物理模拟2008年2009年
高应力软岩巷道成功实现一次支护的实践探索
第３６卷第４期 ・１３８・ ２ ０ １ ０年２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ０Ｉ＿３６ Ｎｏ．４ Ｆｅｂ． ２０１０
文章编号：１００９ ６８２５（２０１０）０４．０１３８—０２
高应力软岩巷道成功实现一次支护的实践探索
刘新文冯红耀
摘要：通过数值模拟分析技术对高应力软岩巷道在不同支护环境下的伸缩变形进行了模拟分析，结合四种支护方式的
实际测量数据，通过对比分析提出：对于高应力软岩巷道通过预留或是主动在支架和围岩间形成间隔，形成一次支护在 技术上是可行的，并且设计开发了针对秦源煤矿轨道石门的全断面锚网喷＋锚索十圆形钢梁联合支护的施工工艺。
关键词：一次支护，联合支护，高应力软岩，施工工艺
中图分类号：ＴＵ４６３ 文献标识码：Ａ
煤矿井巷没计施工中，经常遇到具有流变性和膨胀性的各种
松软岩体。传统工艺基本都是采用硬岩巷道支护技术，针对一次
支护出现的问题进行二次支护修复，面临着巷道经常出现前掘后
垮、多次采动巷道围岩和反复维修巷道等维护困难问题，硬岩巷
道支护一般不允许围岩进入塑性状态，而高应力软岩巷道的独特 之处就是其巨大的变形能必须以某种形式释放出来，允许围岩进
入塑性状态。因而在一般硬岩巷道采用的锚喷网、砌碹等单一的
支护技术手段，在高应力软岩巷道往往不能解决问题，巷道处于
多次返修但仍很难维护的窘境。因此改变传统工艺的思路——
增加或是改变软岩巷道开挖阶段的变形空间，释放围岩中存在的
变形能是解决高应力环境下软岩巷道支护问题的关键。
１ 高应力软岩巷道支护设计的原则
１）改善围岩力学性质，充分发挥围岩自稳能力，尽量避开高
地应力区。２）加强锚网的强度和刚度，以增强围岩表面约束能 力，限制破碎区向纵深发展。３）适时进行二次支护且二次支护适
当地控制锚网的强度，保证初期支护具有一定的柔性，在巷道不
失稳的前提下，允许围岩有较大的变形，让其充分地释放能量。
４）实现深部高应力软岩巷道厚壁支护。ａ．采用仝长锚固全螺纹
2010-973-冯夏庭 深部重大工程灾害的孕育演化机制与动态调控理论
1
2010-973计划项目
项目名称： 深部重大工程灾害的孕育演化机制与动态调控理论
首席科学家： 冯夏庭 中国科学院武汉岩土力学研究所
起止年限： 2010年1月-2014年8月
依托部门： 中国科学院
2 一、研究内容
1、拟解决的关键科学问题
根据国家重大需求、国际科学前沿和国内外研究现状，本项目紧密围绕深部重大工程灾害的孕育演化机制与动态调控理论的基础研究，从多学科交叉的视角，凝练出拟解决的四个关键科学问题。
科学问题一：深部岩体结构与地应力特征及其对灾害的控制作用
深部岩体的物质性、结构性及赋存性是有别于其它材料的本质特征。深部岩体的“三性”及其相互关系是控制深部工程灾害的关键因素。就“物质性”而言，本项目的研究对象是深部硬岩；就“结构性”而言，深部工程岩体结构和地质缺陷具有高度的隐蔽性、不确定性和时空变异性。因此，如何识别深部岩体的地质特征成为需要研究的首要关键问题，比如，如何采用弹性波正反演理论、瞬变电磁波反演理论以及这两种方法的综合方法，解译并识别岩体结构及相关构造，等等。为合理表征岩体结构特征，需要综合深部岩体探测结果与基于围岩表面岩体结构精确测量结果，建立考虑体积密度、空间RQD和几何分布特征的三维岩体结构参数化模型。同时，需要研究高应力强卸荷作用下岩体结构时空演化规律、岩体力学行为的结构控制、结构与应力协调控制和结构控制转化为应力控制的机制、条件和模型。
针对深部岩体的“赋存性”，需要研究岩体复杂的应力环境特征及高精度的测试方法；重点需要揭示具有强烈构造活动特征的工程区地应力场形成机制，建立考虑强烈构造活动和复杂地形地貌形成过程以及非线性边界条件的深部长大工程区三维地应力场反演理论；需要研究高应力强卸荷作用下深部工程围岩应力场演化过程的分析方法，建立典型深埋长大工程区的三维地应力场形成与开挖扰动引起的演化模型。
本科学问题的研究为深部重大工程灾害的孕育演化机制、时空预测与调控理论研究提供必要的地质模型、应力模型及其相关数据。
深部高应力硬岩板裂化破裂特征及机理
深部高应力硬岩板裂化破裂特征及机理
一、引言
深部高应力硬岩板裂化破裂是岩石力学领域中的一个重要研究课题。了解深部高应力硬岩板裂化破裂的特征及机理对于石油、地质灾害防治等领域具有重要意义。本文将全面、详细、完整地探讨深部高应力硬岩板裂化破裂的特征及机理。
二、深部高应力硬岩板的性质
深部高应力硬岩板是指位于地球深部的岩石板块，具有较高的应力和硬度。这些岩石板块通常由饱和的岩石构成，具有较高的抗压强度和抗剪强度。深部高应力硬岩板在受到外部力作用时，常发生裂化破裂现象。
三、深部高应力硬岩板裂化的特征
深部高应力硬岩板裂化的特征主要包括以下几个方面：
1. 裂缝发育
深部高应力硬岩板在受到应力作用时，常出现裂缝的发育现象。这些裂缝通常呈直线状或弧形状，与岩石的构造面平行或垂直。裂缝的宽度范围较大，从微观上看，裂缝内部常存在着岩屑和胶结物。
2. 破裂面形成
深部高应力硬岩板在裂化过程中，常形成破裂面。破裂面通常是岩石中的一条或多条断裂面，裂缝发育到一定程度时，岩石就会出现破裂，形成破裂面。破裂面的形态多样，常呈一定的角度倾斜。
3. 岩石变形
深部高应力硬岩板在受到应力作用时，岩石会发生变形。岩石的变形通常体现为岩石体的伸张、挤压、扭曲等。岩石变形会导致岩石的断裂和破碎，加剧其裂化破裂的程度。 4. 岩石强度下降
深部高应力硬岩板在裂化破裂过程中，岩石的强度会发生变化。裂缝的发展会导致岩石的强度下降，使其更容易发生破裂。此外，岩石的强度还受到温度、湿度等因素的影响。
四、深部高应力硬岩板裂化的机理
深部高应力硬岩板裂化的机理十分复杂，涉及多种因素的相互作用。
1. 应力集中作用
深部高应力硬岩板受到外部应力的作用时，应力往往在局部区域集中。应力集中作用会导致岩石在这些区域产生裂缝，并最终发展成裂缝破裂。
2. 岩石物理特性
深部高应力硬岩板的物理特性对于其裂化破裂具有重要影响。岩石的抗压强度、抗剪强度以及断裂韧性等物理特性决定了岩石在受到应力作用时的裂化破裂行为。
深部巷道围岩地质力学测试及支护方式设计
深部巷道围岩地质力学测试及支护方式设计
杨树军
【摘 要】针对官地煤矿深部巷道围岩地质力学特性模糊、支护设计盲目性大、巷道破坏严重等问题,通过多种测试方法确定了巷道掘进的最佳方向为 N81.4°W；得到煤体和岩体的平均强度分别为14.67 MPa和30.62 MPa.结合FLAC3D数值分析,确定深部巷道采用W型钢带、锚杆、锚索联合支护技术.工业试验结果表明,巷道顶板下沉量和两帮移近量分别稳定于23~27 mm和41.5~50.5 mm,远小于安全预警值.%Aimed at the problems in Guandi Coal Mine,such as indistinct
geomechanics properties of rock mass around deep roadway,serious
blindness of support design and severe de-struction of roadway,many
methods were used for testing. The testing results showed that the best
direction of roadway construction was NW 81.4°,the mean intensity of coal
and rock mass were 14.67 MPa and 30.62 MPa. According to the numerical
analysis of FLAC 3D,the author determined to adopt the support
technology of W-steel tape,bolt and cable was adopted in deep roadways.
Industrial test showed the deflection of roof and the deformation around
高应力破碎顶板煤巷围岩破坏机制及复合支护设计
第２９卷第３期 ２０１０年６月 河南理Ｔ大学学报（自然科学版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＮＡＮ Ｐ０ＬＹＴＥＣＨＮＩＣ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ） Ｖ０１．２９ ＮＯ．３ Ｊｕｎ．２０１０
高应力破碎顶板煤巷围岩破坏机制及
复合支护设计
陈武装。，张明建 ，郜进海 ，李国栋
（１．河南煤化焦煤集团赵圃二矿，河南焦作４５４０００；２．河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作４５４０００）
摘要：随着煤矿开采深度的不断增加，深部地质力学环境变得更为复杂，地应力越来越大， 给煤矿巷道支护和开采带来很大困难．运用数值模拟试验和现场工业性试验，对深井复合高
应力破碎顶板软岩巷道的支护问题进行了研究，提出对该类型巷道采用以锚网索槽钢为主的 复合支护形式．实践证明，以锚网索槽钢为主的复合支护形式，必要时进行注浆加固，能有
效控制巷道围岩变形，保证巷道的安全使用．
关 键 词：高应力；破碎顶板；破坏机制；复合支护 中图分类号：ＴＤ ３５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—９７８７（２０１０）０３—０３２０—０６
Ｆａｉｌｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｕｐｐｏｒｔ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｓｓ
ｃｏａｌ ｒｏａｄｗａｙ ｗｉｔｈ ｆｒａｇｉｌｅ ｒｏｏｆ
ＣＨＥＮ Ｗｕ—ｚｈｕａｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎｇ—ｊｉａｎ ，ＧＡＯ Ｊｉｎ—ｈａｉ ，ＬＩ Ｇｕｏ—ｄｏｎｇ’
（１．Ｎｏ．２ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｏｆ Ｚｈａｏｇｕ，Ｊｉａｏｚｕｏ ｃｏａｌ ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，ＬＴＤ，Ｈｅｎａｎ Ｃｏａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４０００，Ｈｅｎａｎ Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４０００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）
深部综放开采软岩巷道切顶卸压自成巷技术研究
深部综放开采软岩巷道切顶卸压自成巷技术研究
于滨;高攀
【期刊名称】《煤炭工程》
【年(卷),期】2024(56)3
【摘 要】针对鸟山井田深部综放开采软岩巷道支护难度大的难题,阐释了深部岩层非线性的应力应变特征,在综放面采用切顶卸压自成巷技术,同时采用理论分析、数值模拟和工程试验,研究了深部留巷的可行性,将留巷过程分为三个区并提出了针对性控制对策。将该技术在鸟山煤矿11031综放工作面回风巷道进行现场试验,现场监测结果表明:该巷道从掘进开始到回采结束,顶板下沉量表现出切缝侧大于巷中大于实体煤帮的规律,最大下沉量分别为155,128,81 mm,顶板离层量稳定时约119
mm,数值模拟结果表明切缝后顶板最大下沉量为175mm,有效控制了深部软岩巷道围岩变形,各项监测指标良好,验证了针对该综放面深部留巷设计的正确性。
【总页数】7页(P32-38)
【作 者】于滨;高攀
【作者单位】黑龙江龙煤鹤岗矿业公司鸟山煤矿;中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院
【正文语种】中 文
【中图分类】TD353
【相关文献】 1.深部开采工作面切顶卸压留巷技术研究2.基于微震监测的切顶卸压无煤柱自成巷开采覆岩运移周期性演化机理验证3.煤矿切顶卸压自成巷开采技术研究4.高应力综放工作面切顶卸压沿空留巷开采技术研究5.曙光煤矿切顶卸压无煤柱自成巷开采技术研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
高地应力巷道卸压控制技术ABAQUS模拟
高地应力巷道卸压控制技术ABAQUS模拟
刘斌;侯大德;孙国权
【摘 要】高地应力软岩巷道地应力比较大，如果采用常规的支护技术无法满足巷道支护的要求，会造成巷道多次返修以及相应的安全隐患。基于大型有限元ABAQUS软件，建立高地应力卸压巷道控制技术有限元分析模型，应用Drucker-Prager岩体模型，分别分析了卸压巷道在不同位置、不同开挖顺序、不同相对距离等条件下保护巷道围岩体的应力应变。分析结果表明：布置了卸压巷道能明显改善高地应力巷道周围的应力集中，有利于巷道整体结构的稳定性。得出结论：①先开掘卸压巷道再开掘主巷道；②距离主巷道4m左右支护效果最佳；③需要针对不同的来压方向选择卸压巷道相对位置等。模拟结果可为同类高地应力巷道支护设计提供一定参考作用。%Because of the large geo-stress of soft rock
roadway with high stress,the conventional support technology can not
meet requirement of roadway support,resulting in many times of tunnel
maintenance and the corresponding security risks. Based on ABAQUS
software,the finite element analysis model for high stress relief roadway
control technology is established. Drucker-Prager model of rock is
adopted to analyze respectively the stress and strain in protecting roadway
surrounding rocks of pressure-relief tunnel in different location,different
数值模拟在采矿工程中的应用
浅谈数值模拟在采矿工程中的应用
摘 要 ：现在的采矿工程已不仅是开采问题, 而且还要注意围岩稳定性和岩层控制。由于开采中的围岩具有很多的不确定因素,
采用一些传统的分析方法解决些问题的弊端越来越大, 于是一些专门用于解决采矿工程问题的数值分析软件应运而生, 且发展迅速, 其兼容性和开放性越越好; 根据采矿工程的自身特点, 数值模拟在解决该问题的作用越来越大。
关键词： 采矿工程；数值模拟；发展现状
近年来，计算机技术迅猛发展，使得数值计算方法在采矿工程问题分析中得到了广泛运用，极大地促进了采矿工程学科的发展。其中，常用的数值计算方法有：有限差分法、有限元法、边界元法、加权余量法、半解析元法、刚体元法、非连续变形分析法、离散元法、无界元法和流行元方法等。数值模拟不仅能模拟岩体的复杂力学和结构特性，也可以很方便地分析各种边值问题和施工工艺过程对硐室或巷道围岩稳定性的影响，并对工程岩体稳定性进行预测。如果能从宏观上准确地把握岩体的力学特性，通过地应力测试把握地应力场，数值力学分析结果完全可以用于指导工程实践。近年来，数值模拟技术得到了大力发展，已成为解决采矿工程和其他岩土工程问题的重要研究手段之一。
1、采矿工程中存在的主要问题
采矿工程中岩土工程问题尤为突出，采场顶板垮落、覆岩移动
及控制采动引起的高应力软岩巷道围岩控制，深部开采的地温和地压都需要进一步的研究。采矿工程问题中，必须研究材料和结构破坏后的力学行为，其存在的主要
问题可分为两大类：
一是采场围岩控制问题，即岩体结构是如何破断的、破断后的岩块是否趋于稳定状态以及结构失稳后的形态变化。如采场坚硬基本顶随着工作面的推进，不断地由连续体破断成块体，块体重新排列后的自然结构再受覆岩自重的作用，不断变化、运动和失稳直到引起地表沉陷。采动应力场是指矿体采出后围岩内重新分布的应力场，它是岩体变形破裂运动之源。但由于原岩应力状态及开采后应力场难以测定，其有关的理论描述和现场测定均不成熟。受采动应力场影响，采动岩体将发生变形直至破裂，破裂后的块状围岩体将形成堆砌结构，其失稳即造成岩体运动，直至再形成稳定的块状堆砌结构。
深部高应力软岩巷道联合支护研究
工程技术
深部高应力软岩巷道联合支护研究
李白碧
（云南省地方煤矿设计研究院，云南昆明６５００１１）
摘要：本文针对深部高应力软岩巷道掘进和使用期间出现的巷道变形破坏严重的难题，结合现场施工经验，应用现场试验
与数值模拟相结合的研究方法，分析深部高应力软岩巷道变形破坏原因、规律以及提出巷道矿压控制措施，在煤矿试验区选
择锚网梁索喷支护方式进行研究，证实此种支护方式为深部高应力软岩巷道合理可行的支护手段，对深部高应力软岩巷道的
矿压控制有一定的指导作用。
关键词ｔ软岩巷道；联合支护；矿压控制
Ｄ０ｌ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６３９６．２０１２．０８．０１７
随着开采深度的不断增加，深部高应力软岩巷道的矿压
显现越来越明显，常规的支护手段如锚杆支护、钢拱架支护、
碹体支护等明显地表现出不适应性，给煤矿的安全生产带来
了极大的困难。本文以芙蓉矿务局某煤矿为实例，结合现场 试验与数值模拟方法分析巷道围岩的变形规律以及应力场
分布情况，分析并提出合理的支护手段【“。 １工程概况
芙蓉矿务局某煤矿矿区构造发育，矿区的最大主应力
为２９．７５ＭＰａ，中间主应力 ，为１７．８５ＭＰａ，均为近水平
向，最小主应力 为ｌ１．７ＭＰａ，为近竖直向，原岩水平应
力达到垂直应力的２．８倍【２】。
该煤矿二水平巷道埋深在６００￣７００ｍ之间，岩层倾角
８。，２２区皮带下山倾角１３。，所穿岩层主要为砂质泥岩、碳
质泥岩、粘土岩等软弱岩层，下山起坡５３ｍ遇一逆断层，
落差１．０＂－１．５ｍ，断层滑动面与巷道轴线基本垂直，本次选
定下山起坡３０ｍ处开始布置锚网索联合支护段，工程量为
２０ｍ，并安设６个观测断面如图１所示。
图１ 下山剖面及观测断面布置
２巷道支护方式及支护参数确定
２．１联合支护原理
锚网喷支护作用：巷道开挖、锚杆依次安装后，锚头与 垫板（拧紧部）之间会形成压缩带，压缩带在巷道围岩内形
成后，如同完整碹体，它与巷道帮顶的深部围岩紧密啮合，