采空区群蠕变突变三维力学模型构建及稳定性精确预测

论文摘要

针对双向分层条式充填采矿法空区群特点,系统地构建顶板和矿柱为一体的三维空间力学模型,引入弹性力学和结构力学相关理论,推导出3种边界条件下顶板中心下沉挠度的曲线方程。综合运用突变和蠕变理论,从能量转化角度阐明采空区群突变机理,建立采空区群系统突变失稳计算流程,导出采空区群顶板蠕变微分方程,实现对采空区群突变失稳规律和稳定时限的精确预测,通过实例计算和数值模拟分析,验证其有效性。此外,全面分析影响采空区群稳定性的主控因子,并得出影响因子的影响程度。通过调节影响因子参数,可预测控制采空区群稳定性,选择最佳充填时机,优化采场结构参数。研究结果表明:采空区群系统稳定性与矿柱支撑面积率、矿柱峰值抗压强度、矿柱弹性模量呈正相关,与顶板均布荷载呈负相关;当顶板-矿柱系统处在固支模式时,采场参数对系统稳定性影响最显著;当采场参数足够大时,固支模型和简支模型对系统稳定性影响差距不明显。

论文目录

• 1 采空区群力学模型
•   1.1 双向分层条式充填采矿法
•   1.2 力学模型构建
•     1.2.1 采场力学模型
•     1.2.2 顶板挠度算法
•     1.2.3 采场蠕变模型
•   1.3 挠度曲线方程
• 2 采空区群突变及失稳机制
•   2.1 突变理论分析
•   2.2 势函数构建
•   2.3 采空区群系统突变失稳分析
•     2.3.1 突变失稳计算
•     2.3.2 数值模拟分析
•   2.4 采空区群系统蠕变失稳分析
•     2.4.1 系统阶段Ⅰ破坏时间
•     2.4.2 系统阶段Ⅱ破坏时间
• 3 采空区群系统失稳因素分析
•   3.1 影响因子对顶板下沉位移影响
•   3.2 影响因子对临界点的影响
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 任红岗,汪旭光,谭卓英,夏志远

关键词: 采空区群,三维力学模型,蠕变突变,弹性力学,影响因子

来源: 中南大学学报(自然科学版) 2019年12期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 北京矿冶科技集团有限公司,北京科技大学土木与资源工程学院

基金: 国家自然科学基金资助项目(51574015)~~

分类号: TD803

页码: 3114-3126

总页数: 13

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