厚硬关键层下工作面采动超前支承应力分布规律研究下载

weixin_39822095 2020-10-02 01:00:43

以工作面上覆岩层中存在坚硬厚层岩层为研究背景,通过理论分析推导出了工作面超前支承应力带内塑性区和弹性区宽度的具体表达式。并对工作面开采致使厚硬关键层破断前后分别建立了相应的力学模型。通过理论计算和实际工程验证对比表明,厚硬主关键层破断后较破断前相比,其工作面超前支承应力的影响范围和峰值应力大小均减小。
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以工作面上覆岩层中存在坚硬厚层岩层为研究背景,通过理论分析推导出了工作面超前支承应力带内塑性区和弹性区宽度的具体表达式。并对工作面开采致使厚硬关键层破断前后分别建立了相应的力学模型。通过理论计算和实际工程验证对比表明,厚硬主关键层破断后较破断前相比,其工作面超前支承应力的影响范围和峰值应力大小均减小。

基于极限平衡理论和煤体的极限承载能力,推导出了工作面煤壁超前支承应力影响范围的表达式。以此为出发点,分别对工作面开采阶段覆岩层中关键层破断前后煤壁超前支承应力演化规律进行了分析与计算。通过理论计算分析和实际工程验证结果表明,上覆岩层中关键层破断后,其工作面煤壁超前支承应力的峰值大小和影响范围较关键层破断前小。

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针对刘桥矿岩浆岩侵入条件下首采工作面超前支承压力进行了研究,采用UDEC数值模拟软件分析了回采期间顶底板应力场的变化特征及超前支承压力分布规律。采空区支承压力接近原岩应力,回采工作面明显处于卸压区,回采煤体前方形成应力集中区。并使用钻孔应力计对回采煤体超前支承压力进行了实测分析,进一步研究了超前支承压力分布规律,为首采面的安全回采提供了技术支持。

针对目前对煤层支承压力的研究大多基于工作面上覆岩层结构均化处理展开，未充分考虑其内在结构影响的问题，基于岩层控制关键层理论，通过改变关键层位置、厚度等，对典型关键层结构下覆岩采动应力分布规律进行了数值模拟研究。研究结果表明：随着关键层与煤层间距增大，工作面超前支承压力峰值逐渐减小，关键层下方软岩层超前支承压力峰值先减小后趋于稳定，关键层上方软岩层超前支承压力峰值先增大后趋于稳定，应力集中区域范围减小；随着关键层厚度增大，工作面超前支承压力峰值先增大后趋于稳定，上覆岩层超前支承压力峰值逐渐增大，应力集中区域范围增大。

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