圆形巷道围岩偏应力场及塑性区分布规律研究 被引量：167

1

作者 马念杰 李季 赵志强 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期206-213,共8页

以弹塑性力学中的圆孔应力解和塑性力学的偏应力理论为基础,利用莫尔-库仑强度准则,研究了围岩偏应力场和塑性区分布规律,得到了非均匀应力场下圆形巷道围岩偏应力的计算式和塑性区半径计算方法.结果表明:巷道埋深、极坐标r、极坐标θ... 以弹塑性力学中的圆孔应力解和塑性力学的偏应力理论为基础,利用莫尔-库仑强度准则,研究了围岩偏应力场和塑性区分布规律,得到了非均匀应力场下圆形巷道围岩偏应力的计算式和塑性区半径计算方法.结果表明:巷道埋深、极坐标r、极坐标θ和侧压系数与最大和最小主偏应力的大小曲线分别呈线性分布、"八"字型分布、"笔尖"型和"X"型分布;侧压系数小于、等于和大于1.0时,会出现不同形态的蝶形塑性区;随着侧压系数的增大,塑性区边界各位置的最大主偏应力会逐渐增大,而最小主偏应力却逐渐减小,两者之间的差值越来越大;内摩擦角、内聚力和圆形巷道半径的增加,都会导致塑性区半径的减小. 展开更多

关键词 非均匀围压 蝶形塑性区 偏应力 圆形巷道

原文传递

均质圆形巷道蝶型冲击地压发生机理及其判定准则 被引量：59

2

作者 马念杰 郭晓菲 +2 位作者 赵志强 赵希栋 刘洪涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2679-2688,共10页

从均质圆形巷道围岩塑性破坏区的产生、发展和爆炸式破坏的力学机制入手,揭示了巷道蝶型冲击地压的发生机理:在一定的应力和围岩环境中,由于触发事件的诱导作用,使巷道区域应力场突然发生某种改变,导致围岩蝶形塑性区瞬间出现急剧、跳... 从均质圆形巷道围岩塑性破坏区的产生、发展和爆炸式破坏的力学机制入手,揭示了巷道蝶型冲击地压的发生机理:在一定的应力和围岩环境中,由于触发事件的诱导作用,使巷道区域应力场突然发生某种改变,导致围岩蝶形塑性区瞬间出现急剧、跳跃式扩展,并以震动、声响和煤岩体抛出的形式释放存储于体内和围岩系统中的大量弹性能,出现爆炸式破坏的动力现象。巷道蝶型冲击地压理论阐明了冲击地压的发生条件,给出了"蝶型冲击三准则",为巷道冲击地压的预测、预报及其防治提供了新的思路。 展开更多

关键词 巷道 冲击地压 蝶形 塑性区

下载PDF 职称材料

深部煤与瓦斯共采中的优质瓦斯通道及其构建方法 被引量：43

3

作者 马念杰 李季 +3 位作者 赵希栋 赵志强 刘洪涛 贾后省 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期742-748,共7页

瓦斯抽采钻孔围岩的破坏形态和范围对于瓦斯通道区域的联通具有重要影响。以钻孔围岩"蝶形塑性区"理论模型为基础,对深部煤与瓦斯共采中钻孔瓦斯导向通道进行了研究,结果表明:深部环境和采矿活动引起的"加载"与&qu... 瓦斯抽采钻孔围岩的破坏形态和范围对于瓦斯通道区域的联通具有重要影响。以钻孔围岩"蝶形塑性区"理论模型为基础,对深部煤与瓦斯共采中钻孔瓦斯导向通道进行了研究,结果表明:深部环境和采矿活动引起的"加载"与"卸荷"效应,会使钻孔围岩出现有利于瓦斯导通的"蝶形塑性区",蝶叶长度可达钻孔直径的几十倍以上。以"蝶形塑性区"理论为基础,提出了优质瓦斯通道的概念:通过协调采矿工程活动与瓦斯抽采钻孔布局,形成有利于瓦斯抽采的瓦斯导通和流动网络;并确定了以构建优质瓦斯通道的应力环境,确定钻孔布置岩层层位及协调采矿活动与钻孔时空关系为主要内容的优质瓦斯通道构建方法,以实现优质瓦斯通道的高效性、稳定性、长期性,提高瓦斯抽采效率。 展开更多

关键词 煤与瓦斯共采 优质瓦斯通道 抽采钻孔 蝶形塑性区

下载PDF 职称材料

动压巷道顶板非均匀剧烈变形机理及其稳定性控制 被引量：27

4

作者 李臣 霍天宏 +2 位作者 吴峥 吕坤 张兵 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1317-1327,共11页

针对布尔台矿保留巷道受一次采动影响后出现的顶板非均匀剧烈下沉且补强微效的情况,综合现场监测、理论分析、数值计算等方法,分析采空区侧方应力分布规律及其影响下的巷道塑性区发育特征,并对支护阻力对采掘应力场和采动塑性区的控制... 针对布尔台矿保留巷道受一次采动影响后出现的顶板非均匀剧烈下沉且补强微效的情况,综合现场监测、理论分析、数值计算等方法,分析采空区侧方应力分布规律及其影响下的巷道塑性区发育特征,并对支护阻力对采掘应力场和采动塑性区的控制作用进行系统研究。研究结果表明:1)巷道围岩围压比控制围岩塑性区的发育形态,不同强度的围岩对蝶形塑性区的成蝶敏感性不同,且蝶形塑性区具有方向性;2)受采动影响,采空区侧方最大最小主应力的变化引起主应力方向与围压比处于动态变化中;3)受应力变化的影响,侧方不同位置塑性区也是变化的,且不同围岩成蝶敏感性的不同导致顶板出现隔层塑性破坏,非均匀塑性区内岩石破坏对应的膨胀压力及碎涨变形导致巷道非均匀剧烈下沉及锚索破断;4)巷道工程现有支护水平对采动塑性区的控制作用有限,解释了给定条件下大密度补强的作用有限性。 展开更多

关键词 顶板下沉 蝶形塑性区 应力分布 支护阻力 稳定性控制

下载PDF 职称材料

煤与瓦斯共采钻孔增透半径理论分析与应用 被引量：26

5

作者 马念杰 郭晓菲 +2 位作者 赵希栋 李季 闫振雄 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期120-127,共8页

在煤与瓦斯共采时,受采动加、卸载应力影响,瓦斯抽采钻孔围岩塑性区内煤体会产生大量裂隙,增大了瓦斯的渗透率,形成瓦斯增透圈,增透圈半径的大小直接影响瓦斯的抽采效果。以钻孔围岩"蝶形塑性区"理论为基础,建立了钻孔塑性区... 在煤与瓦斯共采时,受采动加、卸载应力影响,瓦斯抽采钻孔围岩塑性区内煤体会产生大量裂隙,增大了瓦斯的渗透率,形成瓦斯增透圈,增透圈半径的大小直接影响瓦斯的抽采效果。以钻孔围岩"蝶形塑性区"理论为基础,建立了钻孔塑性区与瓦斯增透圈模型,首次推导出了钻孔增透圈半径解析式。深入分析了钻孔增透半径影响因素发现:增透半径与钻孔半径成线性正比例关系,与最小围压和围压比值呈类指数增长关系,与岩石黏聚力和内摩擦角呈负指数变化关系;其中最小围压与围压比值是影响增透半径的关键因素,深部开采与高围压比值是形成大尺寸有效增透圈的必要和充分条件。这一理论为煤与瓦斯共采中瓦斯抽采钻孔间距设计、位置选择、方向确定、采场与钻孔布置在时间和空间上关系协调提供了科学依据。 展开更多

关键词 煤与瓦斯共采 增透半径 钻孔增透圈 蝶形塑性区 围压比值 深部开采

下载PDF 职称材料

巷道围岩蝶形塑性区蝶叶方向性形成机制及工程应用 被引量：14

6

作者 李季 强旭博 +2 位作者 马念杰 张荣光 李博 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2838-2852,共15页

针对经典巷道矿压理论在进行深部巷道矿压分析时适用性不强的问题,以非等压条件下圆孔周围塑性区边界方程及蝶形破坏理论为基础,理论推导出非静水压力场条件下圆形巷道围岩主应力方向偏转角度与塑性区边界上一点的极坐标角度的余弦四次... 针对经典巷道矿压理论在进行深部巷道矿压分析时适用性不强的问题,以非等压条件下圆孔周围塑性区边界方程及蝶形破坏理论为基础,理论推导出非静水压力场条件下圆形巷道围岩主应力方向偏转角度与塑性区边界上一点的极坐标角度的余弦四次隐性方程。基于此隐性方程,采用理论分析、数值模拟和现场试验等综合研究方法,研究了巷道蝶形塑性区分布特征随围岩主应力方向偏转的演化规律,揭示了巷道蝶形塑性区蝶叶方向性的形成机制,并对不同巷道断面形状(圆形、矩形、拱形)、围岩力学参数(软岩、中硬岩、硬岩)以及层状顶板结构(下软上硬型、下硬上软型、软弱夹层型、坚硬夹层型)条件下围岩蝶形塑性区蝶叶方向性的适用性进行了分析;在此基础之上,探讨了蝶叶方向性与围岩变形破坏特征的关系,并对赵固二矿回采工作面运输巷围岩非对称变形破坏机理进行了研究。研究结果表明:蝶形塑性区蝶叶会随主应力方向的偏转而发生偏转,且两者的偏转角度基本相等;同时,巷道断面形状、围岩力学参数以及层状岩层顶板结构均对蝶叶方向性无显著影响,蝶叶方向性具有普适性;受蝶叶方向性的影响,巷道蝶形塑性区的分布特征与围岩变形破坏形态具有一致性,导致蝶形塑性区蝶叶位置的围岩变形破坏相对其他位置严重,造成巷道呈现非均匀变形破坏特征,工作面运输巷围岩现场探测破坏形态与数值模拟塑性区形态基本吻合。 展开更多

关键词 蝶形塑性区 巷道 非静水压力场 应力方向 围岩稳定性

下载PDF 职称材料

基于支护干涉的巷道围岩蝶形塑性区控制方法研究 被引量：5

7

作者 韩森 王卫军 +1 位作者 董恩远 彭刚 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期743-753,共11页

为控制巷道围岩塑性区的蝶形扩展,通过理论分析、数值模拟,对巷道埋深及围岩强度对塑性区形态和范围的影响进行分析,并研究巷道支护方式和支护时机对巷道围岩蝶形塑性区的影响。研究表明,巷道埋深及围岩本身的强度对塑性区的形态和范围... 为控制巷道围岩塑性区的蝶形扩展,通过理论分析、数值模拟,对巷道埋深及围岩强度对塑性区形态和范围的影响进行分析,并研究巷道支护方式和支护时机对巷道围岩蝶形塑性区的影响。研究表明,巷道埋深及围岩本身的强度对塑性区的形态和范围有显著的影响。随着巷道埋深的增加和围岩强度的减小,巷道围岩塑性区半径相应增大,蝶形塑性区蝶叶扩展越加明显。巷道围岩蝶形塑性区是可以通过现有支护手段进行控制的,巷道开掘后,选择合适的支护时机,通过支护、注浆等方式提高巷道浅层围岩强度,对巷道施加较大支护阻力,并对可能出现蝶叶扩展的巷道部位进行加强支护,可有效抑制塑性区蝶形扩展。研究为深部巷道围岩大变形和重大动力灾害防治提供了新的思路。 展开更多

关键词 巷道围岩 蝶形塑性区 支护干涉 巷道埋深 围岩强度 支护时机

原文传递

巷道蝶形破坏强度准则低敏感性研究及工程应用 被引量：1

8

作者 刘洪涛 韩子俊 +4 位作者 刘勤裕 陈子晗 韩洲 张红凯 杨永松 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期117-130,共14页

巷道围岩的塑性区形态对巷道的破坏形式及破坏程度有重要影响。为探究三向应力场下塑性区形态演化过程,基于弹性力学推导了轴向应力表达式,并依据蝶形塑性区边界方程求解思路,确定了三维强度准则下三向塑性区近似解的求解方法。通过等... 巷道围岩的塑性区形态对巷道的破坏形式及破坏程度有重要影响。为探究三向应力场下塑性区形态演化过程,基于弹性力学推导了轴向应力表达式,并依据蝶形塑性区边界方程求解思路,确定了三维强度准则下三向塑性区近似解的求解方法。通过等球应力p、等偏应力q以及不同Lode角θσ来确定围岩应力加载方案,对不同三维强度准则下的围岩塑性区形态演化规律进行深入研究,论证了蝶形破坏的准则低敏感性。基于蝶形破坏理论对羊场湾160206回风巷道的非对称变形破坏机制及控制技术进行深入分析。研究结果表明:(1)在相同p、q及不同θσ的应力加载条件下,5种强度准则下的塑性区形态均呈现圆形、类椭圆及蝶形的演化规律,且每种强度准则在相同θσ的情况下围岩的塑性区形态基本一致。(2)相同应力大小、不同应力方向的加载方案下,围岩的塑性区形态大不相同。圆巷围岩的塑性区形态很大程度上由水平侧压比决定,轴向侧压对围岩的塑性区尺寸影响较大,对塑性区形态影响较小。(3)羊场湾160206回风巷道在叠加采动影响下顶板呈现非对称大变形破坏,基于蝶形塑性区支护思路,应用非对称锚杆索+超前单元支架+钻孔卸压的协同支护技术,取得了良好的支护效果。 展开更多

关键词 塑性区边界 蝶形塑性区 强度准则 采动影响 巷道围岩控制

下载PDF 职称材料

重复采动巷道围岩塑性区叠加扩展形态特征及量化判别方法 被引量：1

9

作者 吴祥业 王婧雅 +3 位作者 郭晓菲 王二雨 曹健 庞政 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期46-58,105,共14页

重复采动巷道围岩破坏问题一直是矿业学科研究的中心问题,其研究关键在于2种应力叠加影响前后巷道围岩塑性区形态间关系.为研究巷道围岩塑性区叠加扩展形态问题,综合运用数值模拟试验及理论分析的方法,研究不同形态塑性区叠加扩展规律... 重复采动巷道围岩破坏问题一直是矿业学科研究的中心问题,其研究关键在于2种应力叠加影响前后巷道围岩塑性区形态间关系.为研究巷道围岩塑性区叠加扩展形态问题,综合运用数值模拟试验及理论分析的方法,研究不同形态塑性区叠加扩展规律及形态扩展机理,提出叠加塑性区形态量化判别准则,建立以叠加塑性区形态扩展规律及判别准则为依据的叠加塑性区判别方法流程.结果表明:1)巷道围岩叠加塑性区可看作一次塑性区与二次塑性区形态的叠加;当二次塑性区呈蝶形时,蝶叶位置扩展存在不稳定性.2)揭示叠加塑性区形态扩展机理:一次偏应力产生的前态塑性区存在不可逆性,叠加二次应力后产生的后态塑性区是在已破坏围岩基础上的再破坏形式,叠加前后偏应力大小决定后态塑性区形态;不同主应力角度叠加塑性区扩展偏转位置取决于主应力偏转角.3)提出围岩叠加塑性区形态量化判别公式及判定准则,通过叠加塑性区形态系数量化判别叠加塑性区形态.4)建立叠加塑性区形态量化判别方法流程,并通过采场模型及平面模型联合分析,完善重复采动前后围岩塑性区形成扩展过程,为重复采动巷道围岩稳定性控制提供更加准确的理论依据,并通过工程实例对该方法可靠性进行验证. 展开更多

关键词 采动应力 巷道围岩 蝶形塑性区 形态系数 量化判别

原文传递

深部巷道围岩非对称破坏规律研究

10

作者 康婷 《山西化工》 CAS 2024年第3期152-154,共3页

深埋煤层巷道围岩的塑性区形态及范围对煤矿生产安全具有重要意义。本文以山西某矿150505工作面顺槽为研究背景,通过理论分析的手段,研究了侧压系数和应力偏转角度对圆形巷道围岩塑性区形态的影响规律。研究结果表明:在非等压应力场下,... 深埋煤层巷道围岩的塑性区形态及范围对煤矿生产安全具有重要意义。本文以山西某矿150505工作面顺槽为研究背景,通过理论分析的手段,研究了侧压系数和应力偏转角度对圆形巷道围岩塑性区形态的影响规律。研究结果表明:在非等压应力场下,巷道围岩会呈现圆形、椭圆形、蝶形三种形态,当巷道围岩形成蝶形塑性区时,围岩的塑性区较大;巷道围岩的塑性区偏转程度与围岩主应力偏转程度存在一一对应关系,塑性区的偏转角度与主应力偏转角度基本一致;当蝶形塑性区最大尺寸蝶叶旋转至巷道上方时,巷道容易产生冒顶,这也是巷道围岩产生非对称破坏的原因所在。目前的现有支护能力无法减小巷道围岩塑性区,但可以较好地控制顶板围岩形成冒顶。 展开更多

关键词 蝶形破坏 塑性区 巷道支护 冒顶 大变形破坏

下载PDF 职称材料

采场等效孔模型及主应力旋转规律 被引量：2

11

作者 刘洪涛 陈子晗 +4 位作者 郭晓菲 韩子俊 刘勤裕 韩洲 张红凯 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3646-3658,共13页

针对采场侧方巷道非对称破坏现象严重、巷道周边主应力旋转规律不明确的问题,基于主应力方向旋转下的非等压圆孔塑性区边界方程和蝶形破坏理论,阐述了巷道周围主应力旋转与巷道非对称破坏之间的联系。建立采场等效孔的理论模型,研究了... 针对采场侧方巷道非对称破坏现象严重、巷道周边主应力旋转规律不明确的问题,基于主应力方向旋转下的非等压圆孔塑性区边界方程和蝶形破坏理论,阐述了巷道周围主应力旋转与巷道非对称破坏之间的联系。建立采场等效孔的理论模型,研究了不同初始侧压系数下采场侧方主应力方向旋转的演化规律,以神东布尔台矿22205工作面为工程背景,通过理论分析与数值模拟,沿推进方向对采场的不同位置进行等效孔拟合,验证了采场等效孔模型的可靠性,为采场侧方主应力旋转角度的确定提供了一种新思路。研究结果表明:①当巷道处于蝶形风险区时,其周围主应力方向的旋转会引起蝶形塑性区的旋转,对巷道稳定性造成影响。提供了采场等效孔的理论模型可用于计算采场侧方主应力的旋转角度,数值模拟结果与理论计算吻合度较高。②采场前后一定范围内的侧方煤体中主应力方向会发生旋转,主应力的旋转角度由采场未开挖时周围的初始地应力与采场等效孔半径决定。当初始侧压系数大于1时,最大主应力由垂直方向逐渐旋转为水平方向,可以用主应力旋转45°隐性方程对采场侧方旋转45°的位置进行判定;当初始侧压系数小于1时,最大主应力由垂直方向先向水平方向旋转一定角度,随后会回转至垂直方向。采场等效孔半径表征采场的影响范围,半径越大则采场的影响范围越大。 展开更多

关键词 等效孔模型 蝶形塑性区 巷道 主应力方向旋转 采动影响

下载PDF 职称材料

近距离煤层下行采动应力场分布规律与巷道合理位置研究

12

作者 刘洪涛 韩洲 +4 位作者 韩子俊 郭晓菲 韦晟杰 罗紫龙 胡正宝 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1-10,共10页

上层位近距离煤层开采后,形成的残留煤柱和采空区将会影响下层位的巷道布置。以新柳矿231101工作面为工程背景,采用理论分析和数值模拟的综合研究手段,研究和分析了上煤层开采后采动应力场的应力演化规律,对下层煤巷道非对称变形破坏机... 上层位近距离煤层开采后,形成的残留煤柱和采空区将会影响下层位的巷道布置。以新柳矿231101工作面为工程背景,采用理论分析和数值模拟的综合研究手段,研究和分析了上煤层开采后采动应力场的应力演化规律,对下层煤巷道非对称变形破坏机理进行深入探究,从而得出下层煤巷道合理布置位置。研究结果表明:①上覆煤层开采改变巷道所处位置的主应力大小、主应力比值以及应力偏转角、应力矢量的变化是导致巷道呈非对称破坏的主要原因。②巷道在距离煤柱中心11 m处,巷道围岩最大主应力达到14.43 MPa,主应力比值为2.74,应力偏转角为52.33°,此时巷道处于较差的应力环境中,致使围岩产生蝶形破坏且蝶叶旋转至巷道顶板右侧,巷道顶板右侧易发生冒顶事故。③为使巷道处于相对稳定区域,依据3个主要影响因素将工作区域划分为4个分区,在考虑煤矿经济与安全因素后建议最佳布置区域为H–IV,主应力偏转角在0°~38°或45°~90°的范围内,通过综合分析对该巷道布置及支护提供合理建议,为类似工程条件提供了借鉴和参考。 展开更多

关键词 近距离煤层 回采巷道布置 蝶形破坏理论 数值模拟 塑性区

下载PDF 职称材料

极坐标下圆形孔硐蝶形塑性区分布特征与扩展规律 被引量：5

13

作者 冯吉成 石建军 +3 位作者 许海涛 赵希栋 马海燕 肖建 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期208-217,共10页

针对埋深大、采掘工程和构造区附近的巷道或硐室围岩会形成蝶形塑性区的问题,采用理论计算和计算机编程的方法从极坐标下圆形孔洞围岩塑性区形成和发展的角度出发,阐述了圆形孔洞围岩塑性区形成的力学机制,分析了圆形孔洞围岩塑性区不... 针对埋深大、采掘工程和构造区附近的巷道或硐室围岩会形成蝶形塑性区的问题,采用理论计算和计算机编程的方法从极坐标下圆形孔洞围岩塑性区形成和发展的角度出发,阐述了圆形孔洞围岩塑性区形成的力学机制,分析了圆形孔洞围岩塑性区不同的几何形态和范围,重点研究了蝶形塑性区形成、发展及边界扩张的空间演化规律,并探讨了影响蝶形塑性区分布的关键因素和各因素之间的变化特征对蝶形塑性区的影响程度和工程危害。研究发现:孔洞围岩形成蝶形塑性区后,当埋深、孔半径,内摩擦角和黏聚力参数不变时,随着侧压系数从0.4减小至0.3,蝶形塑性区边界从1.43 m增加至3.22 m,随着侧压系数继续的微小变化从0.3减小至0.2,蝶形塑性区边界从3.22 m呈对角线成倍发展扩张至12.27 m,蝶叶扩张至无限大后消失,其中蝶叶扩展影响因素按程度从大到小依次划分为侧压系数、埋深、孔半径,内摩擦角和黏聚力。研究成果为矿山、水利水电、隧道、油气勘探等深部工程稳定性分析及其控制提供了理论依据。 展开更多

关键词 极坐标 圆形孔洞 蝶形塑性区 影响因素 深部工程

下载PDF 职称材料

孤岛煤柱巷道围岩大变形破坏机理研究

14

作者 张浩 李英明 陈天佑 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第3期33-37,共5页

针对刘庄矿120502孤岛煤柱巷道回采期间出现的大变形破坏情况,通过现场监测、理论分析、数值模拟等方法研究巷道围岩塑性区发育特征,从塑性区的形成和演变过程阐释孤岛煤柱巷道大变形破坏机理。结果表明:巷道围岩塑性区发育形态受双向... 针对刘庄矿120502孤岛煤柱巷道回采期间出现的大变形破坏情况,通过现场监测、理论分析、数值模拟等方法研究巷道围岩塑性区发育特征,从塑性区的形成和演变过程阐释孤岛煤柱巷道大变形破坏机理。结果表明:巷道围岩塑性区发育形态受双向主应力比影响,当主应力比较大时,塑性区形态呈蝶形分布且成蝶前后对主应力比敏感程度不同;塑性区形态成蝶后蝶叶旋转角度与主应力方向相关;相对于普通工作面,孤岛工作面回采期间受采空区侧向及工作面超前应力集中的叠加影响,主应力比增大,在巷道周围形成高偏应力环境,且最大主应力向采空区一侧偏转,使蝶叶旋转至巷道顶底和两帮位置,造成巷道围岩大变形破坏。 展开更多

关键词 孤岛煤柱巷道 大变形 蝶形塑性区 叠加应力场 数值模拟

下载PDF 职称材料

不同侧压力系数下瓦斯抽采孔最佳布孔间距数值模拟

15

作者 邓宗萍 王卫军 +2 位作者 彭绍明 袁超 马谕杰 《矿业工程研究》 2023年第4期17-25,共9页

为探究不同侧压力系数下瓦斯抽采孔的最佳布孔间距,采用数值模拟的方式,建立基于塑性破坏的流固耦合模型,模拟钻孔周围的塑性区分布以及塑性区连接状态.研究结果表明:瓦斯单孔抽采时,抽采钻孔形成的塑性区半径随侧压力系数呈类指数增长... 为探究不同侧压力系数下瓦斯抽采孔的最佳布孔间距,采用数值模拟的方式,建立基于塑性破坏的流固耦合模型,模拟钻孔周围的塑性区分布以及塑性区连接状态.研究结果表明:瓦斯单孔抽采时,抽采钻孔形成的塑性区半径随侧压力系数呈类指数增长,塑性区半径越大,裂隙分布更广,利于瓦斯流通;多孔抽采时,瓦斯流场范围与侧压力系数呈正相关,抽采时间与侧压力系数呈负相关;由于多孔抽采存在叠加效应,布孔间距大于单孔抽采的塑性区半径的2倍;采用数值软件模拟侧压力系数为2.48时的最佳布孔间距为3.4 m,与嘉禾煤矿2365工作面的实际布孔间距一致.模拟结果具有一定的参考价值,在实际工程中可将瓦斯抽采钻孔布置在侧压力系数高的区域,或者人为增加偏应力以便于瓦斯抽采. 展开更多

关键词 瓦斯抽采 布孔参数 蝶形 塑性区 数值模拟

下载PDF 职称材料

巷道围岩稳定性及蝶形破坏理论内涵探讨——对《对〈巷道蝶形破坏理论及其应用前景〉一文的讨论》的回应 被引量：3

16

作者 赵志强 马念杰 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期685-692,共8页

针对读者对《中国矿业大学学报》2018年第5期《巷道蝶形破坏理论及其应用前景》一文的质疑,分析讨论了巷道围岩稳定性及蝶形破坏理论内涵,表明静水压力下巷道围岩无塑性区或者较小塑性区符合基本认知;同时指出蝶形破坏形态是地下工程孔... 针对读者对《中国矿业大学学报》2018年第5期《巷道蝶形破坏理论及其应用前景》一文的质疑,分析讨论了巷道围岩稳定性及蝶形破坏理论内涵,表明静水压力下巷道围岩无塑性区或者较小塑性区符合基本认知;同时指出蝶形破坏形态是地下工程孔洞围岩中的一种客观存在,巷道蝶形破坏理论创新性不是创造了蝶形破坏或蝶形破坏的名称,而是率先迈入蝶形破坏特性规律研究的新领域(包含均质围岩条件的一般规律和非均质条件的特殊规律),并将蝶形破坏特性研究成果引入解决工程问题,将地下工程多种类型灾害伴随的物理现象统一到蝶形破坏理论框架中来.巷道蝶形破坏理论及应用的许多工作都是开创性的,因此非常欢迎对此展开质疑和讨论,无论是证真或证伪,对于科学进步都是有益的. 展开更多

关键词 巷道 围岩稳定性 蝶形破坏理论 塑性区半径

原文传递

对《巷道蝶形破坏理论及其应用前景》一文的讨论

17

作者 曹晨 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期682-684,共3页

对发表于《中国矿业大学学报》2018年第5期《巷道蝶形破坏理论及其应用前景》一文中的核心公式(2)进行分析,发现即使在静水压及地下巷道常见地质条件下,该公式计算的塑性半径仍小于巷道半径,即无塑性区域.故认为该公式不能客观描述巷道... 对发表于《中国矿业大学学报》2018年第5期《巷道蝶形破坏理论及其应用前景》一文中的核心公式(2)进行分析,发现即使在静水压及地下巷道常见地质条件下,该公式计算的塑性半径仍小于巷道半径,即无塑性区域.故认为该公式不能客观描述巷道围岩变形情况,因此,基于该公式的蝶形理论并不存在,且原文后部分的蝶型冒顶机理、蝶型冲击地压、煤与瓦斯共采中钻孔蝶形增透机制等各结论均不能成立. 展开更多

关键词 讨论 蝶形理论 塑性半径 巷道半径

原文传递

孔洞围岩塑性区边界计算的理论研究现状与分析评价 被引量：16

18

作者 李永恩 郭晓菲 +2 位作者 马念杰 李臣 霍天宏 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期141-150,共10页

地下采矿工程中的巷道、开切眼、各种开采硐室空间、人工钻孔及天然洞穴等,在地下无限大的空间范围内,其围岩破坏及稳定性问题均可统一到孔洞周围岩体力学的研究中。结合煤矿井下的工程条件,采用理论计算与数值模拟对比分析的方法,研究... 地下采矿工程中的巷道、开切眼、各种开采硐室空间、人工钻孔及天然洞穴等,在地下无限大的空间范围内,其围岩破坏及稳定性问题均可统一到孔洞周围岩体力学的研究中。结合煤矿井下的工程条件,采用理论计算与数值模拟对比分析的方法,研究了静水压力下的理论公式与非均匀应力场中的塑性区边界方程,详细分析了理论计算的力学模型、推导原理、推导过程、计算精度,进而对其适用性进行评价分析。研究结果表明:静水压力下的理论公式推导过程严密,精度较高,适用于静水压力及偏应力不高条件下围岩塑性区范围的计算,偏应力较高环境下不再适用;非均匀应力场中圆孔围岩塑性区边界方程推导过程做了简化,其结果为近似解,与数值模拟计算结果相比在精度上有一定误差,但是可以很好地反映非均匀应力场中孔洞围岩塑性区形态演化规律,对于研究地下高偏应力场中巷道围岩的破坏规律及致灾机理有重要的指导意义。通过对已有孔洞围岩塑性区边界计算理论的分析评价,明确了不同理论方法的优劣势以及适用条件,对于合理应用理论指导工程实践有重要的实用意义。 展开更多

关键词 塑性区边界 蝶形塑性区 孔洞围岩 岩体力学

下载PDF 职称材料

邢东矿深部回采巷道围岩塑性区“蝶形”扩展特征及稳定性控制 被引量：12

19

作者 李永恩 郭晓菲 +2 位作者 马骥 霍天宏 张弘 《矿业科学学报》 2017年第6期566-575,共10页

深部回采巷道围岩塑性区分布特征是围岩稳定性控制的关键。以邢东矿深部回采巷道为研究背景,根据巷道围岩"蝶形"塑性区理论,结合数值模拟分析发现,邢东矿2225工作面运输巷受采动应力影响后围岩塑性区出现了"蝶形"... 深部回采巷道围岩塑性区分布特征是围岩稳定性控制的关键。以邢东矿深部回采巷道为研究背景,根据巷道围岩"蝶形"塑性区理论,结合数值模拟分析发现,邢东矿2225工作面运输巷受采动应力影响后围岩塑性区出现了"蝶形"扩展的特征。通过研究深部条件下不同支护阻力对巷道围岩塑性区的影响,提出深部巷道围岩的稳定性控制思路:提供适当支护阻力减小围岩拉伸破坏,保证巷道围岩塑性区内破碎岩体的稳定性;制定了针对邢东矿2225工作面运输巷围岩"蝶形"塑性区特征的支护方案。该方案现场应用效果良好,为深部回采巷道围岩稳定性控制提供一定借鉴。 展开更多

关键词 深部回采巷道 双向非等压 “蝶形”塑性区 稳定性控制

下载PDF 职称材料

回采巷道蝶叶形冒顶机理及其控制技术 被引量：11

20

作者 李季 马念杰 赵志强 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第12期46-52,共7页

针对现有巷道冒顶机理在解释回采巷道冒顶机理时适用性不强的问题,以保德矿81305工作面运输巷为工程背景,利用理论分析,数值模拟及现场试验等方法,研究了回采巷道围岩蝶叶形塑性区形成机制和回采巷道蝶叶形塑性区演化规律,并揭示了回采... 针对现有巷道冒顶机理在解释回采巷道冒顶机理时适用性不强的问题,以保德矿81305工作面运输巷为工程背景,利用理论分析,数值模拟及现场试验等方法,研究了回采巷道围岩蝶叶形塑性区形成机制和回采巷道蝶叶形塑性区演化规律,并揭示了回采巷道蝶叶形冒顶机理。研究发现,均质岩体圆形巷道塑性区蝶形边界的4个蝶叶会因蝶叶发生退化消失、偏转及扩展而形成蝶叶形塑性区,蝶叶形塑性区蝶叶尺寸主要受到侧压系数、围岩黏聚力、内摩擦角及巷道半径的影响。当蝶叶形塑性区蝶叶位于顶板时,蝶叶内发生塑性破坏的岩层会产生强烈变形,当锚索延伸量无法适应顶板的大变形时,便会出现因锚索被拉断而导致支护失效,使塑性区发生恶性扩展,最终导致冒顶事故的发生。基于回采巷道蝶叶形冒顶机理,提出了可接长锚杆与锚索协调支护技术和可接长锚杆与普通锚杆协调支护技术,该技术在81305工作面运输巷的工业试验,使该巷道在工作面回采期间,锚索破断率由原来64.5%降至12.5%,防止冒顶事故的发生。 展开更多

关键词 蝶叶形塑性区 冒顶机理 可接长锚杆 回采巷道

下载PDF 职称材料