震动波触发巷道动力失稳响应特征数值分析
Numerical Analysis of Dynamic Instability Response Characteristics in Roadways Triggered by Shock Wave
-
摘要: 井下煤岩体在震动波作用下的动力失稳特征是有效防治扰动型冲击地压等矿井动力灾害的必要条件,采用FLAC3D软件,开发其Dynamic功能,模拟分析了不同震动波释放位置和震动波强弱程度对巷道顶底板和两帮产生的失稳响应特征。结果表明:震动波加载后迫使巷道围岩最大主应力发生强烈震荡,最大主应力最高可达到其初始状态的2倍,巷道底板释放的震动波对巷道顶板(尤其顶角处)产生的应力增量较大;4种加载方案下对巷道顶板变形影响强度顺序从大到小分别为B1、B2、A1、A2;震动波施加后,震源区塑性破坏逐步向巷道扩展,最终连通。矩形巷道顶底角为冲击地压等灾害的易发区域。Abstract: Master the dynamic instability response characteristics of underground coal and rock triggered by shock wave is a necessary condition to prevent disturbance rock burst. So, FLAC3D software was used to develop the dynamic function. And the instability response characteristics of roadways roof, floor and two groups were analyzed under the condition of different positions and magnitude of shock wave. The results show that maximum principal stress of roadway surrounding rock shocked wildly and the highest can reach 2 times of its initial state. The shock waves generated from the roadway floor have larger influence on the roof of the roadway (especially the top corner). The order of influence on the roof deformation under the 4 loading schemes is B1, B2, A1, A2. The plastic zones gradually extended to the roadway and eventually connected to the source area after shock wave exerted. The angles location of the roof and floor of rectangular tunnels is prone to disasters, such as rock burst.
-
Keywords:
- shock wave /
- dynamic instability /
- shock response /
- dynamic failure /
- rock burst
-
-
[1] 潘一山,王来贵,章梦涛.断层冲击地压的发生理论与实验研究[J].岩石力学与工程学报,1998,17(6):642-649. [2] 吕鹏飞.冲击地压的扰动加载致灾特征及一体化防治技术研究[D].阜新:辽宁工程技术大学,2018. [3] 潘俊锋.冲击地压的冲击启动机理及应用[D].北京:煤炭科学研究总院,2015:1-13. [4] 窦林名,何江,曹安业,等.煤矿冲击矿压动静载叠加原理及其防治[J].煤炭学报,2015,40(7):1469. [5] 冯龙飞,窦林名,武光辉,等.厚煤层巷道冲击矿压的强矿震诱发机制与防治[J].煤矿安全,2017,48(8):190-193. [6] 吕鹏飞,陈学华.煤岩“震-冲”动力系统冲击失稳致灾机制研究[J].中国安全科学学报,2017,27(4):145. [7] 吕鹏飞,陈学华,宋卫华.单向扰动加载触发煤体冲击破坏特性试验研究[J].煤炭学报,2018,43(10):2741-2749. [8] 曹安业,窦林名.采场顶板破断型震源机制及其分析[J].岩石力学与工程学报,2008(S2):3833-3839. [9] 曹安业.采动煤岩冲击破裂的震动效应及其应用研究[D].徐州:中国矿业大学,2009:18-40. [10] 王桂峰,窦林名,蔡武,等.冲击地压的不稳定能量触发机制研究[J].中国矿业大学学报,2018,47(1):190-196. [11] 赵毅鑫,王浩,焦振华,等.逆断层下盘工作面回采扰动引发断层活化特征试验研究[J].煤炭学报,2018, 43(4):914-922. [12] 赵毅鑫,龚爽,滕腾,等.单轴多级循环加载下原煤加卸载响应比演化[J].岩石力学与工程学报,2018,37(5):1096-1105. [13] 李杰,蒋海明,王明洋,等.爆炸与冲击中的非线性岩石力学问题(Ⅱ):冲击扰动诱发岩块滑移的物理模拟试验[J].岩石力学与工程学报,2018,37(2):291. [14] 曹安业,窦林名,王洪海,等.采动煤岩体中冲击震动波传播的微震效应试验研究[J].采矿与安全工程学报,2011,28(4):530-535. [15] 庞龙龙,徐学锋,司亮,等.开采上保护层对巨厚砾岩诱发冲击矿压的减冲机制分析[J].岩土力学,2016, 37(S2):120-128. [16] 张晓春,卢爱红,王军强.动力扰动导致巷道围岩层裂结构及冲击矿压的数值模拟[J].岩石力学与工程学报,2006(S1):3110-3114. [17] 张晓春,缪协兴,翟明华,等.三河尖煤矿冲击矿压发生机制分析[J].岩石力学与工程学报,1998(5):30. [18] 魏明尧,王恩元,刘晓斐,等.动力扰动诱发顶板断裂的数值模拟分析[J].采矿与安全工程学报,2010,27(4):532-536. [19] 魏明尧,王恩元,刘晓斐.新型加固结构对深部巷道动力扰动缓冲效应的数值模拟分析[J].采矿与安全工程学报,2015,32(5):741-747. [20] 赵恩来,王恩元,刘晓斐,等.受载岩土破裂过程声发射及数值模拟试验[J].煤炭科学技术,2011,39(5):44-46,119. -
期刊类型引用(9)
1. 叶建坤，牛涛涛，刘全福. 余吾煤业负压抽采瓦斯规律及动态调控研究. 煤. 2025(02): 69-72 . 
百度学术
2. 葛新玉. 煤层瓦斯抽采钻孔智能调控技术研究与应用. 山东煤炭科技. 2024(04): 71-75+81 . 百度学术
3. 李泉新，程卓尔，方俊，牟全斌，刘飞，丛琳. 定向长钻孔瓦斯抽采负压变化规律及监测控制技术研究进展. 煤田地质与勘探. 2024(11): 171-182 . 百度学术
4. 李文彬. 新元煤矿综采面瓦斯抽采技术优化及效果分析. 江西煤炭科技. 2023(03): 159-161+165 . 百度学术
5. 吴泽平，刘军，张露伟，卢鹏，刘志宽. 定向长钻孔孔内压力分布规律及影响机制研究. 煤矿安全. 2023(11): 1-8 . 本站查看
6. 王涛，张文康，赵伟，刘德成，魏风清，张益民. 低浓度抽采钻孔综合修复技术应用研究. 能源与环保. 2023(12): 115-120 . 百度学术
7. 穆春明，孙向锋，唐家豪，王岳栩. 白坪矿煤层瓦斯抽采技术优化试验研究. 中国煤炭. 2022(03): 37-41 . 百度学术
8. 王月红，吴怡，张九零. 采空区抽采负压对自燃规律数值模拟研究. 煤炭工程. 2020(01): 106-110 . 百度学术
9. 王森，张驰. 不同抽采负压对瓦斯抽采效果的影响. 内蒙古煤炭经济. 2019(24): 157 . 百度学术
其他类型引用(6)
计量
- 文章访问数: 30
- HTML全文浏览量: 0
- PDF下载量: 0
- 被引次数: 15
下载:
