深部岩巷巷旁松动爆破卸压数值模拟研究

摘要

工程实践表明，随着矿井开拓逐步向深部发展，在复杂的动静应力环境下，深井围岩的爆破卸压特性将更加复杂，巷道支护难度也大大增加，如果处理不合理，往往引发岩爆、冲击地压、煤与瓦斯突出等自然灾害。本文采用理论分析、数值模拟研究相结合的方法，对高地应力下爆破卸压机理和爆破卸压参数进行了研究。主要对以下三个方面进行研究。
　　（1）分析了高应力作用下岩石爆破过程中裂隙特征。在爆破中区，径向裂隙的扩展考虑地应力的贡献，结合弹性力学，细观损伤力学修正了裂隙半径公式。
　　（2）模拟了不考虑初始地应力情况下岩石爆破过程。主要研究岩石单独在爆破载荷作用下的特性，分析爆破各分区裂隙发育的影响因素，并结合细观损伤理论，利用AN SY S/LS-DYNA软件进行模拟无初始地应力影响下炮孔直径在4cm,5cm,6cm三个模型和双炮孔间距在200cm,300cm,400cm三个模型的裂隙发育过程。
　　（3）模拟了考虑初始地应力岩石爆破卸压过程。主要研究深部岩巷在高地应力和爆破载荷联合作用下，巷旁单孔爆破卸压效果。利用ANSYS Multiphysics/LS-DYNA软件模拟了巷道在20MPa,30MPa,40MPa垂直地应力作用初始平衡后，继而在此基础上模拟炮孔深度在450cm,500cm,550cm三种情况下卸压爆破，并分析卸压前后围岩的应力变化及其规律，损伤变量变化及其规律，能量变化及其特征三方面确定爆破卸压效果。

目录

声明

1 绪论

1.1课题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要研究内容及研究方法

2 岩石爆破模型及爆破卸压参数

2.1岩石的损伤定义

2.2 JOHNSON-HOLMQUIST-CONCRETE模型

2.3爆破卸压参数对爆破效果的影响及其确定

2.4 本章小结

3 未考虑初始地应力岩石爆破分析

3.1岩体的爆破分区

3.2爆破作用下岩石裂隙半径计算

3.3不同炮孔直径松动爆破模拟与分析

3.4不同炮孔间距双孔爆破模拟与分析

3.5 本章小结

4 考虑地应力岩石爆破卸压分析

4.1初始地应力对径向裂隙的影响

4.2类型1（不同炮孔深度）松动爆破卸压模拟与分析

4.3类型2（不同初始地应力）松动爆破卸压模拟与分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 主要创新点

5.3展望

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献