深部充填开采采动围岩偏应力演化规律

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究现状

1.3 存在的问题

2 深部充填开采工程地质条件及试验

2.1 矿井地质概况

2.2 深部充填开采留巷试验工作面概况

2.3 高水充填体物理力学试验

3 深部充填开采采场围岩偏应力和球应力演化规律

3.1 采场数值模型建立

3.2 充填开采采场围岩偏应力和塑性区演化规律

3.3 充填开采采场围岩球应力演化规律

3.4 充填开采采场覆岩裂隙发育高度与塑性区、球应力位置关系

3.5 充填开采采场围岩偏应力和球应力演化规律结论

4 充填开采采场围岩偏应力影响因素分析

4.1 充填开采采场围岩偏应力演化规律采深效应研究

4.2 充填开采采场围岩偏应力演化规律采高效应研究

4.3 充填开采采场围岩偏应力演化规律充填高度效应研究

4.4 充填开采采场围岩偏应力影响因素分析结论

5 深部充填开采留巷围岩偏应力演化规律

5.1 留巷数值模型建立

5.2 留巷围岩偏应力和塑性区演化规律

5.3 充填开采留巷围岩非对称控制技术原理

5.4 留巷围岩偏应力和塑性区时空演化结论

6 充填开采留巷围岩偏应力影响因素分析

6.1 充填开采留巷围岩偏应力演化规律采深效应研究

6.2 充填开采留巷围岩偏应力演化规律采高效应研究

6.3 充填开采留巷围岩偏应力演化规律充填高度效应研究

6.4 充填开采留巷围岩偏应力影响因素分析结论

参考文献2100433B

本书针对深部充填开采留巷与采场围岩所处的复杂特殊环境，采用应变软化模型详细研究工作面推进全过程中留巷和采场围岩偏应力、球应力与塑性区演化规律，并对其影响因素进行分析，以此提出了高强度高预应力锚杆索、高预应力桁架锚索、双排钢管混凝土支架和单体液压支柱联合支护的分区非对称围岩控制技术。本书的基本内容是：深部充填开采留巷围岩偏应力、塑性区演化规律与控制；深部充填开采采场围岩偏应力、球应力与塑性区演化规律；进一步探讨采深、采高及充填高度等影响因素与围岩偏应力、塑性区时空关系。本书通过对巷道和采场围岩偏应力、球应力和塑性区时空演化规律及其影响因素的研究，形成了深部充填开采留巷围岩非对称控制技术，为深部留巷围岩稳定性控制提供关键理论和技术支撑。

本书可供矿业领域科研工作者、工程技术人员及高等院校相关专业的师生学习和参考。

基于深部岩体的物理及力学特性，《深部开采底板破裂与裂隙演化基础试验研究》主要分析了深部煤层采后底板岩体的应力和位移变化规律，建立了深部底板采动岩体的受力模型，获得了隔水层的三种破裂模式及判断准则，推导了不同破裂模式下合理的工作面长度，提出了诱发底板突水灾害的三种突水模式；提出了底板岩体不同采动裂隙的起裂准则，获得了压剪和拉剪应力条件下裂隙演化与主应力及水压的关系，研究了岩体的裂隙几何属性对大尺寸试样裂隙演化及贯通模式的影响规律；基于真三轴实验研究了双轴加载下预制单裂隙和双裂隙大尺寸试样在不同加载速率下破裂、裂隙演化规律及声发射行为特征；获得了以石蜡、凡士林、河砂、碳酸钙和液压油为新型隔水材料的优配比，得到了深部底板采动岩体和断层岩体的裂隙演化规律；模拟研究了高承压水下煤层埋深、断层产状要素及底板不同岩性组合对底板采动岩体裂隙演化的影响作用；利用现场钻孔漏失量反演获得了深部底板采动岩体裂隙演化的实测规律。

《深部开采底板破裂与裂隙演化基础试验研究》可供从事采矿工程、安全工程、地下岩土工程及矿山安全生产检测等方面研究的科技工作者及现场工程技术人员参考使用，也可作为本科生和研究生的课外阅读材料。

第1章 绪论

1．1 研究意义

1．2 深部开采底板破裂研究现状

1．3 深部底板破裂与裂隙演化研究存在的问题

1．4 主要研究内容及方法

第2章 深部开采底板破坏规律及力学分析

2．1 深部底板岩体力学特性

2．2 深部开采底板破坏规律

2．3 深部底板破裂模式及力学分析

2．4 深部底板突水模式

第3章 大尺寸试样裂隙演化规律的数值试验研究

3．1 底板岩体裂隙的分类

3．2 裂隙演化规律的数值模拟研究

3．3 断层岩体裂隙的断裂判据

3．4 裂隙演化活化断层的机理分析

第4章 大尺寸类岩石裂隙演化规律的试验研究

4．1 声发射裂隙演化定位原理

4．2 大尺寸类岩石试样的制备

4．3 不同加载速率对裂隙演化及声发射行为的影响规律

第5章 深部开采底板破裂与裂隙扩展演化的试验研究

5．1 固流耦合理论

5．2 固流耦合相似材料的选取

5．3 隔水层相似材料的配比及测试

5．4 模型设计与铺设

5．5 试验结果与分析

第6章 深部开采底板岩体裂隙演化的数值模拟研究

6．1 RFPA软件简介

6．2 深部开采底板岩体裂隙演化的模拟试验

第7章 深部开采底板岩体裂隙演化的现场监测研究

7．1 底板破坏探测技术

7．2 底板岩体裂隙演化的现场监测与分析

第8章 深部矿井水害防治的研究展望

参考文献2100433B

本项目以深部高应力岩石巷道围岩破坏为背景，从巷道围岩的地质力学环境出发，以远离平衡态的非线性理论为指导，采用原位监测、物理模型试验、室内岩样试验、理论分析等相结合的方法，紧紧围绕深部巷道围岩强度衰减这一关键科学问题开展研究。通过现场原位测试，获得了深部巷道开挖后围岩破裂演化过程及深部巷道围岩稳定后强度衰减及其分布规律，并对深部巷道初始高应力状态对巷道围岩破裂范围的影响规律进行了研究；在此基础上，采用巷道围岩松动圈内外主应力差演化规律作为加卸载应力路径的实验新方法，研制了不同应力状态下的损伤破裂岩样，以卸载点的应力降低比、体积膨胀比作为损伤因子，获得了损伤岩样强度衰减以及围压对其强度衰减幅度的影响规律，建立了适合深部巷道围岩峰后强度衰减的模型，揭示了结构效应与尺寸效应对围岩强度衰减的影响以及预制节理几何参数对岩样破裂演化过程的影响机理，并针对物理模型试验中破裂岩体位移场难以量测的难题，研发了含动态裂隙岩体的高精度数字散斑相关量测技术方法。项目研究成果为深部巷道围岩稳定性控制提供了科学依据。 2100433B