長壁工作面采場動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型及其應(yīng)用研究.pdf

1、迄今為止，我國煤礦安全高效開采設(shè)計(jì)和實(shí)施仍然須要對開采覆巖運(yùn)動(dòng)和支承壓力分布發(fā)展規(guī)律進(jìn)行深入研究。理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明，煤礦重大事故包括頂板塌垮、沖擊地壓、瓦斯和煤層突出、煤塵及瓦斯爆炸、礦井透水、突水、淹井以及地表沉陷等環(huán)境災(zāi)害，幾乎都與采掘工作面推進(jìn)、覆巖運(yùn)動(dòng)破壞和應(yīng)力場應(yīng)力大小及分布密切聯(lián)系在一起。
　　論文在“以巖層運(yùn)動(dòng)為中心的礦山壓力理論體系”的基礎(chǔ)上，對長壁工作面采場的礦山壓力與地表沉陷相互關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了深入研

2、究。通過構(gòu)建長壁工作面采場的上覆巖層破壞與開采沉陷的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)模型，建立了地下空間采動(dòng)與地表沉陷的整體相互聯(lián)系。分析了采場四周煤體上支承壓力隨工作面推進(jìn)的發(fā)展變化規(guī)律與上覆巖層運(yùn)動(dòng)以及地表沉陷之間的關(guān)系。探討了采場覆巖的疊層巖板模型的相關(guān)力學(xué)機(jī)理，并研究了破裂拱發(fā)展變化與拱外圍巖以及矸石相互耦合的動(dòng)力作用。由于采場上覆巖層表現(xiàn)出地壓、變形、破壞等力學(xué)現(xiàn)象，幾乎均與時(shí)間、溫度有關(guān)，本文進(jìn)一步研究了考慮溫度影響的巖石熱流變規(guī)律，推導(dǎo)了巖石的微

3、分形式的熱粘彈塑本構(gòu)方程，進(jìn)而討論了該模型的蠕變行為、松弛行為以及卸載方程等。通過對兗礦集團(tuán)濟(jì)三煤礦6301工作面的井下礦壓觀測與地表沉陷GPS觀測，找出了采場覆巖運(yùn)動(dòng)與地表開采沉陷的耦合關(guān)系。按照相似比關(guān)系，對相關(guān)礦井的具體工作面進(jìn)行了三維立體相似材料模擬試驗(yàn)和急傾斜煤層開采的二維相似材料模擬試驗(yàn)，找到了隨采場推進(jìn)的覆巖運(yùn)動(dòng)與沉陷相關(guān)規(guī)律。采用RFPA有限元軟件，研究了采場覆巖運(yùn)動(dòng)隨采場推進(jìn)的發(fā)展、變化和破壞過程。
　　論文在研