海州露天矿边坡残煤自燃诱发滑坡的数值模拟研究-工程力学专业论文.docxVIP

致 谢 时光茬苒，二年半的研究生学习生涯即将结束，在论文完成之际，回想起多年 的求学之路，心绪不禁澎湃万千。我之所以能够坚持并顺利地完成学业，其中不仅 充满了自己刻苦求学的汗水和求知的乐趣，同时倾注了父母大量的心血和老师、同 学的帮助与支持，在此唯有向他们表示深深的谢意，才能表达我的感激之情。 论文得到国家自然科学基金重点项目的资助。 论文是在王来贵教授的悉心指导下完成的，没有王老师的指导、鼓励及资金上 的大力支持，论文是不可能得以顺利完成的。师从三载，收获颇丰，感触亦深。王 来贵老师优秀的做人品质，严谨的治学态度，开拓创新的精神，高屋建瓴把握全局 的能力，忘我的工作精神给学生树立起潜移默化的典范作用，这也是导师传授给学 生最宝贵的财富。在此，谨向我的导师致以深深的敬意。 感谢邰英楼院长在论文撰写的过程中，时刻关心其进度，并且给予了精心的指 导。我的成绩离不开他的心血，在此表示最诚挚的谢意。 感谢班主任唐巨鹏老师在平时的学习和生活中对我的关心和照顾，和在诚信做 人方面的教诲。 还有很多给予过我关怀和帮助的人，我要谢谢你们，你们的这份情意是我最珍 贵的记忆，将伴随我一生。 感谢研究生学院及力学与工程学院为我们提供的良好的学习条件和生活条件。 摘 要 据资料统计，全国统配煤矿与重点煤矿中的自然发火的火灾次数占矿井火灾总 次数的 94%，其中采空区内遗煤自燃火灾次数又占总火灾次数的 60%，是井下发火 最严重的部位。而海州露天矿矿坑已经测得有 200 余处发火点，主要发火点约有 50 处。从 1953—2008 年之间共发生了 80 次滑坡，其中，由残煤自燃诱发达 29 次，占 34%。因此，研究和分析露天矿边坡残煤自燃诱发滑坡过程和规律，对海州矿国家 矿山公园的建设和运行具有重要意义。论文主要研究内容如下： （1） 依据海州露天矿矿田地质概况、岩石物质成分总结出残煤自燃所产生温 度对边坡岩石物理力学参数的影响；据滑坡观测和资料分析滑坡的形成过程和影响 因素，并对其进行滑坡因素统计分析。 （2） 根据现场的调查、资料的收集对岩体温度场、应力场进行有限元分析， 并得出相应的有限元方程、建立有限元的数学分析模型。 （3）利用有限元分析软件——FEPG 建立了边坡残煤自燃模型，分别模拟了残 煤自燃和不同的燃空区情况下残煤自燃诱发滑坡演化过程。 模拟结果表明：随着燃烧的进行，温度场影响范围逐渐增大，残煤燃烧导致整 个岩体结构发生性质上的改变，内部应力场重新分配，进而产生应力释放，回弹效 应。随着燃空区的增大，边坡岩体的塑性破坏区域只在坡体表面出现，而且在接近 顶面的区域产生了拉破坏，坡脚产生少量剪切破坏区。随后剪切破坏区有所增加。 现场实际的宏观表现为坡顶出现明显的张拉裂缝。最初出现裂纹的是坡面，随着燃 空区的增大，裂纹出现在坡顶。裂纹也逐渐增多，连通、延长，位移增大、加速， 致使整个坡体出现破坏，坡顶下滑。 关键词：露天矿；残煤自燃；滑坡；应力场；有限元法 Abstract A wide range of access to foreign literature and systematically summed up the results on the basis of previous research in order to Fuxin mining area as the research o bject-the-spot investigation and analysis ，integrated use of rock mechanics ， elastic-plastic mechanics ，geology ，mining，science，heat transfer theory and computer science ，etc. technology ，using numerical simulation test method of systematic study and comprehensive analysis. Specific studies include: (l)Integrated and domestic and foreign research results ，for coal / rock (sandstone) Thermal physical and mechanical properties such as strength ，modulus of elasticity， Poissons ratio ，thermal expansion coefficient ，permeability changes with