基本信息
- 项目名称：
- 孔隙水压力对深部高应力软岩巷道围岩稳定性的影响研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 随着煤矿开采逐渐进入深部，其煤层赋存条件不断劣化，高地应力、高孔隙水压力和高温等因素的影响，使巷道的维护和围岩治理越来越困难，在浅部应力状态下表现为硬岩特征的岩石，在深部高应力状态下往往表现为大变形、难支护的软岩特征，根据以上软岩特征来探讨孔隙水压力作用对深部软岩巷道围岩稳定性的影响规律。
- 详细介绍：
- 孔隙水压力作用下的深部软岩巷道稳定性问题已经成为深部开采中的一个焦点问题，目前，国内众多学者对孔隙水压力作用下深部软岩巷道围岩响应特征，软岩的蠕变规律，岩石基本参数的影响等方面进行了研究，并取得了一定研究成果，但是，尚未形成完整的理论体系，仍然存在许多问题需要进一步深入的研究和探讨，论文在前人对深部高应力软岩巷道围岩变形规律研究成果基础上，以现场工业试验基础资料为依据，根据高应力软岩巷道围岩变形失稳特征，并通过数值仿真的研究手段，模拟在深部高应力软岩巷道挖掘过程中孔隙水压力的演化特征，探讨孔隙水压力作用对深部软岩巷道围岩稳定性的影响规律。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 作品撰写目的：在于加深对专业知识的学习和认识，提高自身的科学研究能力，提高自身的综合素质，并将理论学习与工程实践结合起来，为进一步学习和工作奠定基础。 作品的思路：作品以煤矿生产中亟待解决的现场问题为研究对象，利用数值仿真的研究方法和技术手段对水作用下软岩巷道围岩稳定性特征进行模拟研究，研究结果将对现场的施工设计提供必要的技术支持和理论依据。
科学性、先进性及独特之处
- 1）作品的选题具有科学性。作品以煤矿生产中亟待解决的现场问题为研究对象，即体现了专业特色，又具有一定的前瞻性，研究成果具有广泛的应用价值。 2）研究方法先进性。作品运用的数值仿真软件对水的模拟效果一直缺少完善的案例，作品的探索体现了研究方法的先进性，运用tecplot 软件进行后处理，图解更加清晰、明了。
应用价值和现实意义
- 煤矿软岩巷道围岩治理问题一直伴随着煤炭行业的兴衰，煤矿开采已经逐渐进入深部，一系列的深部开采问题制约着煤矿深部开采的安全高效，其中高应力软岩巷道稳定性问题就是深部开采的主要问题之一，尤其在水的影响下深部高应力软岩巷道控制愈加困难，因此，作品研究具有重要的理论意义和现实应用价值。
学术论文摘要
- 为了研究孔隙水压力对深部高应力软岩巷道围岩稳定性的影响规律，利用有限差分程序对不同孔隙水压力工况下深部软岩巷道围岩稳定性及孔隙水压力分布规律进行了数值仿真，结果表明：孔隙水压力对软岩巷道的稳定性具有显著的影响。随着孔隙水压力的增加，围岩应力集中程度及集中范围逐渐增加，顶底板集中区到巷道中心点的间距逐渐趋于定值；随着孔隙水压力的增加，围岩位移量增加，受孔隙水压力的影响程度两帮明显大于顶板，顶板大于底板。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 周宏伟，谢和平，左建平。 深部高地应力下岩石力学行为研究进展[J]。 力学进展，2005.02，P91-99。
同类课题研究水平概述
- 作品以煤矿软岩巷道围岩稳定性为研究对象，该类问题的研究由来已久，我国的大部分矿区都涉及到煤矿软岩巷道围岩治理问题，经过如此长时间的研究和实践，形成了一定的理论和成果，但是随着煤矿开采的深部化，煤矿软岩巷道形式及失稳规律发生了较大的变化，给其工程的施工、设计和安全性提出了新的挑战，先前形成的围岩控制技术和控制方法逐渐的降低作用、甚至失效，尤其在水的作用下，巷道的稳定性控制问题愈加困难。国内学者在水岩耦合作用研究方面也取得了一定的成果，董平川等建立了可变形饱和储层中流体流动的数学模型。薛世峰建立了非混溶饱和两相渗流与孔隙介质耦合数学模型，推导了用解耦方法建立的有限元计算格式，并对流固耦合效应进行了分析。李锡夔讨论了力学-渗流-介质耦合问题的数学模型。冉启全建立了油藏多相渗流与应力耦合渗流数学模型，采用有限差分与有限元交替迭代求解方法。黎水泉，徐秉业建立了双重孔隙介质流固耦合渗流模型，考虑渗透参数随有效应力而变化的非线性双重孔隙介质流固耦合渗流。吉小明等推导了双重介质单相流体耦合模型，建立了相应有限元统一求解格式。刘建军根据裂缝低渗透油藏的储层特征，建立了适合裂缝性砂岩油藏渗流的等效连续介质模型，并将渗流力学与弹塑性力学相结合，建立了裂缝性低渗透油藏流固耦合数学模型，用有限差分与有限元相结合的方法建立了数值模型。水对软岩巷道的影响及其控制方法方面的研究较少，部分学者仅通过具体矿井探讨了水敏性软岩水患巷道的控制方法，对膨胀性软岩巷道变形和支护问题进行研究，许兴亮从巷道控制的过程原则方面对泥化软岩巷道进行了研究。实际工程中，有的工程围岩非常破碎，而有的工程围岩却比较完整，但是在相同的支护参数条件下，却出现了前者围岩稳定而后者围岩失稳的奇怪现象。这样事实的出现，使人们认识到洞室支护尤其是软岩洞室的支护存在合理的支护时机问题，并对其进行了一系列的研究。 综上可见，水作用下软岩巷道围岩稳定性的研究尚未有明确的结论，尚处于研究、发展阶段，因此作品研究水平达到了国内领先水平。
