原文传递
急倾斜煤层瓦斯动力现象诱导大断面隧道塌方机理及治理研究
| 论文题名： | 急倾斜煤层瓦斯动力现象诱导大断面隧道塌方机理及治理研究 |
| 关键词： | 隧道塌方;急倾斜煤层;瓦斯动力;数值模拟 |
| 摘要： | 本文以重遵高速松坎隧道为研究对象，采用现场调查、理论分析和数值模拟计算相结合的方法，调查分析了瓦斯隧道塌方的原因及引起隧道塌方的因素；研究了急倾斜煤层瓦斯动力现象诱导瓦斯隧道塌方的机理；对比分析了不同超前管棚支护参数对塌方段支护效果，选出合理的支护参数，并制定了相应的治理方案，具体的成果如下： （1）通过对瓦斯隧道塌方现场进行调查，分析现场塌方煤岩堆积情况和瓦斯涌出量，得出此次塌方是由煤与瓦斯倾出引起的，并推测出了塌方后产生的空腔位置和大小；并分析了造成此次隧道塌方的各种因素。 （2）利用COMSOLMultiphysics多场耦合模拟软件将瓦斯渗流理论、瓦斯扩散理论、M-C准则结合起来，进行多场进行耦合分析，计算各个场之间耦合规律，分析了不同高初始瓦斯压力下煤层及周围岩体的应力位移变化规律，煤层及周围岩体的应力位移会随着初始瓦斯压力的升高而增大；又通过煤层破碎系数公式对数值模拟中不同高初始瓦斯压力下的煤层破碎系数进行计算，得出煤层破碎系数均大于1，都会产生破坏，且初始瓦斯压力越大，煤层破碎系数越大；最后分析煤层破碎后，在瓦斯压力作用下产生的瓦斯动力现象如何诱导隧道塌方。 （3）利用FLAC3D有限元数值模拟软件对不同超前管棚支护参数进行支护模拟对比，得出较为合理的超前棚支护参数，并以此制定瓦斯隧道塌方段的超前管棚支护方案，并对急倾斜煤层的瓦斯动力现象诱导隧道塌方后形成的空腔进行了瓦斯治理和回填，在实施以上治理方案后，隧道开挖过程中，瓦斯浓度较低，未发生瓦斯灾害，也没有发生二次塌方，其监控测量的塌方段拱顶沉降和拱腰收敛数据均在规定范围内，且在按预定时间顺利开挖过塌方段，说明此次瓦斯隧道塌方治理方案是合理的。 本文初步说明了急倾斜煤层的瓦斯动力现象诱导大断面隧道塌方的特征及机理，所提出的瓦斯隧道塌方段治理措施运用到实践，取得了良好的效果，具有实际意义。 |
| 作者： | 文楠 |
| 专业： | 安全工程 |
| 导师： | 李树清;刘胜华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
