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千米深井强采动巷道围岩大变形与破坏机理中期研究报告

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摘要:千米深井巷道围岩由浅部的稳态小变形转变为深部的强动压、长时强流变,目前的理论不能科学解释复杂多变地层千米深井采动巷道的围岩劣化、大变形与破坏机理。课题针对此开展研究,提出了强采动和大变形的概念,建立了深部强采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论模型,通过损伤试样动静载破坏试验,提出了卸荷损伤变量计算方法,发现了动静态承载和抗变形能力随损伤变量呈指数函数衰减、动态抗压强度及弹性模量呈指数函数规律衰减。提出了采动巷道围岩侧向卸荷竖向加载应力路径概念模型,研发了真三轴梯度应力实验系统, 开展了偏应力、梯度应力加载破坏试验,得到了煤岩破坏模式,研究了采动全过程应力分布规律、锚杆受力规律及口孜东矿巷道围岩裂隙发育规律。基于声发射与数字照相的泥岩细观蠕变试验、分子动力学,从细微观角度揭示泥岩长期蠕变强度﹑损伤演化﹑分子结构应力腐蚀与松弛微观机理;结合函数阶微积分理论、离散元PFC二次开发,揭示了岩石开裂和蠕变大变形机理。研制了深部巷道静动压耦合围岩大变形失稳全过程模型试验系统,实现了巷道围岩结构从开始承载至整体失稳全过程的模拟。创新了锚固体结构性流变大变形机理,初步提出了千米深井强采动巷道围岩大变形理论。发表SCI/EI检索论文25篇,申请发明专利9项、实用新型专利1项,授权发明专利5项、实用新型专利1项,完成了课题中期目标。

黄炳香、靖洪文、谢文兵、谭云亮、阚甲广

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中国矿业大学

山东科技大学

千米深井 强采动 大变形 破坏机理

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中期报告

2019-07-24

2017