深部开采砌体梁失稳扰动底板破坏力学行为及分区特征

深部开采砌体梁失稳扰动底板破坏力学行为及分区特征

论文摘要

深部开采的强扰动附加属性导致底板煤岩破坏加剧,易沟通底板承压水导升带而诱发突水灾害,故研究砌体梁失稳扰动底板破坏的力学行为可为实现矿山岩层控制提供重要的理论基础。根据弹塑性力学理论分析了深部开采砌体梁失稳扰动底板破坏的动载源特征,基于压力拱及损伤力学理论研究了砌体梁失稳扰动底板压剪破坏和卸荷破坏的力学行为,应用离散元软件计算分析了不同采深下砌体梁失稳扰动底板的应力变化及变形破坏行为,结合采动力学全过程应力-应变曲线获得了深部开采底板强扰动破坏的分区特征,并应用深部开采微震监测数据进行了验证。结果表明:砌体梁失稳后,梁端煤壁端部及触矸区域底板应力增高并形成了塑性屈服区和触矸破坏区,两者之间则形成了压力拱形式的卸荷破坏区;随采深增加,底板塑性屈服区和触矸破坏区的压应力增量及卸荷破坏区的卸荷反弹力不断增大,并使得底板岩体最大变形量在采深700 m以浅时近似线性增加,而采深700 m以深的深部开采却表现为非线性突变增长;深部开采高围压造成底板压应力峰值及卸荷反弹力非线性增加,促使了扰动岩体由浅部脆性向深部延性的转变,并导致其强扰动破坏的分区范围扩大,变形破坏深度增加,深部开采底板的非线性强扰动破坏行为在底板浅部最突出。

论文目录

  • 1 深部开采底板破坏动载源分析
  • 2 深部砌体梁失稳扰动底板破坏行为
  •   2.1 砌体梁失稳扰动底板压剪破坏行为
  •     2.1.1 底板压剪破坏行为
  •     2.1.2 底板压剪破坏机制
  •   2.2 砌体梁失稳扰动底板卸荷破坏行为
  •     2.2.1 底板卸荷破坏行为
  •     2.2.2 底板卸荷破坏机制
  •   2.3 砌体梁失稳扰动底板破坏数值分析
  •     2.3.1 工程地质及模型
  •     2.3.2 砌体梁失稳扰动底板应力分布特征
  •     2.3.3 砌体梁失稳扰动底板变形破坏规律
  • 3 深部开采底板强扰动破坏分区特征
  • 4 深部开采底板破坏行为验证
  •   4.1 底板破坏行为微震监测验证
  •   4.2 底板破坏分区验证
  • 5 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 李春元,张勇,左建平,唐世界,刘世峰

    关键词: 底板岩体,破坏行为,砌体梁失稳,强扰动,深部开采

    来源: 煤炭学报 2019年05期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 矿业工程

    单位: 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室,河南能源化工集团焦煤煤业赵固(新乡)能源有限公司

    基金: 国家重点研发计划资助项目(2016YFC0600708),国家自然科学基金资助项目(51622404),中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2011YZ05)

    分类号: TD821

    DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2019.6006

    页码: 1508-1520

    总页数: 13

    文件大小: 7103K

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