采动影响下底板岩体及巷道破坏时空演化特征分析

TD32; 明确工作面底板采动应力分布规律,实现采动影响下底板岩体及巷道破坏程度的精准把握,能有效防止底板巷道的变形失稳.为此,根据极限平衡理论,构建煤岩体超前采动应力力学模型,获得支承压力扰动阶段和采空区卸压阶段底板岩体的力学分布规律,并基于压剪破坏准则及岩体卸荷损伤机制,得到底板岩体及巷道围岩破坏时空演化特征,进一步采用数值模拟进行可靠性验证.结果表明:采高增大,工作面前方煤体塑性区范围增大,超前支承压力集中系数减小;超前采动支承压力越大,底板岩体内主应力差越小,莫尔应力圆半径小,对底板的影响强度减弱,具体表现为底板岩体压剪破坏深度的减小;卸荷后底板岩体受力状态相同,岩体卸荷起点的增大,卸...

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Published in煤炭科学技术 Vol. 52; no. 4; pp. 302 - 313
Main Authors 赵庆冲, 涂敏, 付宝杰, 张向阳, 党嘉鑫
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南 232001 2024
安徽理工大学矿业工程学院,安徽淮南 232001
Subjects
plastic zone of roadway
时空演化
optical fiber test
卸荷
floor failure
底板破坏
load-off
光纤测试
spatiotemporal evolution
巷道塑性区
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Summary:TD32; 明确工作面底板采动应力分布规律,实现采动影响下底板岩体及巷道破坏程度的精准把握,能有效防止底板巷道的变形失稳.为此,根据极限平衡理论,构建煤岩体超前采动应力力学模型,获得支承压力扰动阶段和采空区卸压阶段底板岩体的力学分布规律,并基于压剪破坏准则及岩体卸荷损伤机制,得到底板岩体及巷道围岩破坏时空演化特征,进一步采用数值模拟进行可靠性验证.结果表明:采高增大,工作面前方煤体塑性区范围增大,超前支承压力集中系数减小;超前采动支承压力越大,底板岩体内主应力差越小,莫尔应力圆半径小,对底板的影响强度减弱,具体表现为底板岩体压剪破坏深度的减小;卸荷后底板岩体受力状态相同,岩体卸荷起点的增大,卸荷量增加,卸荷张拉破坏加剧,底板岩体塑性区呈"马鞍形";推进过程中巷道围岩塑性区发生由"椭圆形"-"蝶形"-"竖直椭圆形"时空演化特征,采动支承应力越大,巷道破坏越严重,破坏主要集中在顶板及肩角位置.设计初采高度为 3.5 m,通过布设光纤测试系统,得到采动过程中底板岩体及巷道随工作面推进变形与破坏的时空演化规律,测得底板岩体破坏深度最大为 16.7 m,巷道围岩破坏深度最大为5.2 m,巷道围岩体在整个监测期间内保持稳定,没有发生破坏性影响,满足生产安全需求.
ISSN:0253-2336
DOI:10.12438/cst.2023-1730