基于相似模擬實驗的巷道變形特征及失穩(wěn)危險判別研究.pdf

1、巷道（承擔著通風、運輸、行人及其他功能）在煤礦開采中扮演著重要的角色，巷道的穩(wěn)定關系著煤礦的安全和高效生產(chǎn)。近年來由于開采強度的增大和開采深度的增加，加上復雜的地質(zhì)條件，采動應力和構造應力的疊加，使得井下開采區(qū)域巷道容易產(chǎn)生大的變形、失穩(wěn)和破壞，甚至會由于沖擊地壓、礦震或強烈礦壓顯現(xiàn)等造成巷道的損壞。如何對處于應力影響范圍內(nèi)的巷道的穩(wěn)定進行監(jiān)測，及時對巷道變形、失穩(wěn)等危險狀況作出預警，是煤礦安全監(jiān)測中的重要研究內(nèi)容。
　　針對巷道

2、變形失穩(wěn)監(jiān)測的實際，本文建立巷道圍巖變形破壞模擬試驗及應變測試系統(tǒng)，在通過材料強度配比試驗確定相似模型所需材料最佳配比的基礎上，開展了巷道圍巖變形過程的物理相似模擬研究，測試了二向載荷條件下受載巷道模型變形破壞過程中的宏觀應力、應變的變化特征，同時利用預先植入的光纖光柵傳感器測試了巷道圍巖內(nèi)部應變的變化特征；并結合RFPA數(shù)值模擬結果，分析了巷道圍巖變形破壞機理；最后根據(jù)巷道圍巖內(nèi)部彎曲拉伸應變變化的時序特征，提出了基于內(nèi)部應變監(jiān)測的圍

3、巖失穩(wěn)判別條件。全文主要取得以下研究成果：
　　（1）進行了試驗模型所需相似材料的強度配比實驗，測定了沙子石蠟混合物8種配比情況下的主要力學參數(shù)，確定了沙子/石蠟為100：12作為相似模型所需材料的最佳配比。
　　（2）建立了巷道圍巖變形破壞模擬試驗系統(tǒng)，開展了巷道圍巖變形過程的物理相似模擬試驗，模型整體變形破壞過程的全應力應變曲線可以劃分為四個階段：壓密階段、受載階段、破壞階段和破壞后階段。
　　（3）測試并分析了巷

4、道模型受載變形破壞過程中頂板下沉和支撐壓力變化情況，以及垂向、橫向載荷變化特征和圍巖內(nèi)部應變變化特征。
　　（4）應用RFPA2D軟件，對巷道模型進行了平面應力分布集中及平面裂紋生成發(fā)育擴展過程的數(shù)值模擬分析。
　?。?）提出了基于內(nèi)部應變監(jiān)測的巷道圍巖失穩(wěn)判別條件：①應變呈漸增大趨勢且其絕對值達到很大或者應變值在短時間內(nèi)迅速增大；②應變表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢特征，或出現(xiàn)不規(guī)則的波動。
　　本文為巷道圍巖的實驗模擬研