厚硬砂岩顶板破断规律及深孔超前爆破弱化技术研究

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 顶板破断规律研究

1．2．2 厚硬顶板弱化技术研究

1．2．3 深部高应力岩体力学性能及变形机制的研究

1．2．4 煤矿深部高应力围岩内爆破破岩特征研究

1．2．5 地下工程深孔爆破与损伤研究

1．3 主要研究内容与方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法与技术路线

2 顶板力学特性与工作面矿压分析

2．1 坚硬顶板力学特性试验

2．1．1 工作面煤(岩)层特征

2．1．2 测试结果

2．2 来压步距分析

2．2．1 初次来压步距的计算模型

2．2．2 工作面下部

2．2．3 工作面中部

2．2．4 工作面上部

2．2．5 周期来压步距分析

2．3 小结

3 顶板破断规律模型试验研究

3．1 基本原理及条件

3．2 相似模型建立

3．2．1 模型的设计

3．2．2 模型的制作

3．3 试验结果与分析

3．3．1 开采过程中顶板垮落状况

3．3．2 裂断岩梁波及范围与运动发展规律

3．3．3 岩体内应力分布规律

3．3．4 覆岩垂直移动规律

3．4 小结

4 顶板破断规律数值模拟分析

4．1 数值计算模型

4．1．1 本构模型与参数

4．1．2 计算中监测点布置

4．2 计算结果与分析

4．2．1 工作面顶板初次破断规律

4．2．2 工作面顶板周期破断规律

4．2．3 采场围岩应力场特征

4．2．4 采场围岩位移场特征

4．3 小结

5 深孔爆破岩石破碎破裂及损伤机理

5．1 炮孔不耦合装药爆破孔壁压力分析

5．2 柱状装药爆破岩体破裂破碎规律

5．2．1 爆源近区岩石的破坏作用

5．2．2 爆源中区岩石的破坏作用

5．3 爆破断裂成缝机理

5．3．1 爆生气体膨胀压力

5．3．2 裂缝扩展规律

5．4 爆破损伤范围的确定

5．4．1 爆破损伤判据

5．4．2 PPV判据及其理论过程

5．4．3 深孔爆破损伤范围的确定

5．5 小结

6 高应力条件深孔爆破数值模拟

6．1 计算模型的建立与参数选取

6．2 计算结果与分析

6．2．1 单孔爆破数值计算及分析

6．2．2 双孔爆破数值计算及分析

6．3 小结

7 现场应用与效果分析

7．1 工程概况

7．2 超前深孔爆破参数设计

7．2．1 爆破循环步距

7．2．2 放顶高度

7．2．3 炮孔角度

7．2．4 炮眼深度

7．2．5 炮眼间排距

7．3 方案比选

7．3．1 方案一

7．3．2 方案二

7．3．3 方案三

7．3．4 方案对比

7．4 爆破施工工艺

7．5 工作面矿压监测与分析

7，5．1 矿山压力监测内容与方案

7．5．2 支架压力历史曲线

7．5．3 初次来压、周期来压分析

7．5．4 支架工作阻力频率分布

7．6 爆破近区裂纹观测

7．7 小结

8 结论与展望

8．1 主要结论

8．2 创新点

8．3 展望

参考文献

致谢

作者简介及读博期间主要科研成果