淮南潘集矿区深部煤系岩石力学性质及其控制因素研究的开题报告.docx

淮南潘集矿区深部煤系岩石力学性质及其控制因素研究的开题报告
开题报告
题目：淮南潘集矿区深部煤系岩石力学性质及其控制因素研究
一、研究背景
淮南矿区是中国最大的煤炭生产基地之一，煤炭储量丰富，产量居全国前列。淮南潘集矿区是其其中重要的产煤区域之一，井工作业深度逐渐加深，越来越多的煤层被开采到深部高应力环境中，从而出现了诸多煤与岩体相互作用的问题，引发了地质灾害的发生，如底板失稳、煤顶危岩体（RoofFall）等。
岩石是由不同大小、不同形状和不同组分的矿物物质缝合在一起组成的固体物体，具有明显的可塑性、脆性、断裂性、塑性、弹性等性质。在采煤过程中，矿山压力的变化会改变围岩的力学性质和变形特征，导致地质灾害的发生。因此，煤与岩石的力学性质和变形特征对煤矿开采安全具有重要的意义。
本研究将对淮南潘集矿区深部煤系岩石的力学性质及其控制因素进行研究，为淮南矿区的生产安全提供参考。
二、研究内容及方法
2.1研究内容
（1）岩石物理力学性质实验研究。分析岩石物理力学性质，包括岩石密度、孔隙度、毛细孔隙度、渗透率、综合强度指数、弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、抗弯强度等。
（2）岩石物理力学性质与采空区演化及地质构造关系研究。分析不同地质构造对岩石物理力学性质的影响，探究其与采空区演化的关系。
（3）岩石物理力学性质与岩石裂隙演化关系研究。基于岩石物理力学性质实验研究结果，结合岩石裂隙的形态、数量、分布等特征，探究岩石物理力学性质与岩石裂隙演化关系。
2.2研究方法
（1）采用三轴压缩试验对岩石的物理力学性质进行实验研究。
（2）借助高精度成像技术，对岩石样品进行3D扫描，采集裂隙形态、数量、分布等数据。
（3）采用有限元数值模拟方法，对不同地质构造和采空区演化过程中岩石物理力学性质的变化进行模拟分析。
三、研究意义与预期成果
本研究旨在探究淮南潘集矿区深部煤系岩石力学性质及其控制因素，对淮南矿区煤矿生产安全具有重要的意义。预期成果包括：
（1）得出煤系岩石物理力学性质的实验结果，并分析其与不同地质构造和采空区演化过程中岩石物理力学性质的变化规律。
（2）确定岩石物理力学性质与岩石裂隙演化关系，为煤矿采空区演化、岩石力学特性及裂隙演化过程提供参考依据。
（3）开展有限元数值模拟分析，模拟不同地质构造和采空区演化过程中岩石物理力学性质的变化及其对地质灾害的影响。
四、研究进度安排
时间节点及任务
第一周：文献综述
第二周：确定实验方案，采集实验数据
第三周：分析岩石实验数据，绘制实验报告
第四周：岩石裂隙数据采集，并进行数据分析
第五周：开展有限元数值模拟分析
第六周：撰写开题报告
五、参考文献
[1]徐连娟,蔡杰,刘洪.煤矿采空区演化数值模拟方法研究[J].煤炭技术,2020,39(05):142-147.
[2]刘永生,韩建业,周璋.地震引起的岩石物理特性及应用现状和展望[J].国土资源遥感,2020,32(01):197-204.
[3]雷韵竹,李太保,刘新川.岩石裂隙对岩石强度特性影响的模拟分析[J].岩土力学,2021,42(03):730-735.
[4]张志刚,谢梦琳,李庆华.基于有限元数值模拟的岩石物理力学性质研究[J].岩土工程学报,2020,42(02):245-250.