【摘要】：基于斷裂力學和重整化群理論,采用綜合研究方法,從宏細觀角度對開采擾動底板損傷巖層動態(tài)失穩(wěn)機理進行了研究。結果表明,煤層回采后,底板巖層存在高應力束組成的主應力拱,最大主應力大小決定裂紋的起裂與擴展,裂紋的生長路徑受控于最大主應力的方向。采場高支承壓力引起巖層原始裂紋起裂,宏觀上表現(xiàn)為底板巖層的預先剪切隨機破壞;近場區(qū)域最大主應力場部分偏轉,引起底板巖層中垂直應力顯著降低、淺部水平應力急劇增加和斜向采空區(qū)方向產生高剪應力,迫使裂隙在原有擴展長度基礎上進一步生長;工作面繼續(xù)推進,采空區(qū)內底板巖層水平方向上壓縮和豎向膨脹引起巖層拉破壞,當底板巖層損傷發(fā)展到臨近損傷值時,極小范圍的擾動被強烈放大,底板巖層由隨機破壞轉為"雪崩"式宏觀斷裂。
[Abstract]:Based on the theory of fracture mechanics and renormalization group, the dynamic instability mechanism of damaged strata of mining disturbance floor is studied from the macro and meso view by using comprehensive research method. The results show that there is a principal stress arch composed of high stress beam in the floor strata after coal seam mining. The crack initiation and propagation are determined by the maximum principal stress, and the growth path of the crack is controlled by the direction of the maximum principal stress. The initial crack initiation caused by high supporting pressure in stope is shown as pre-shear random failure of bottom rock layer macroscopically, and partial deflection of maximum principal stress field in near field region, which results in significant reduction of vertical stress in bottom rock layer. The sharp increase of shallow horizontal stress and the high shear stress in the direction of inclined goaf force the crack to grow further on the basis of the original extended length, and the face continues to advance, The horizontal compression and vertical expansion of the bottom strata in the goaf lead to the tensile failure of the strata. When the damage of the bottom rock develops to near the damage value, the disturbance in the minimum range is strongly amplified. The floor rock layer changed from random failure to "avalanche" macroscopic fracture.
【作者單位】： 安徽理工大學深部煤礦采動響應與災害防控安徽省重點實驗室;安徽理工大學能源與安全學院;山東省煤炭技術服務有限公司;中國礦業(yè)大學(北京)資源與安全工程學院;
【基金】：國家自然科學基金煤炭聯(lián)合基金重點項目(U1361208) 深部煤礦采動響應與災害防控安徽省重點實驗室開放基金項目(KLDCMERDPC13103) 安徽理工大學博士基金項目;安徽理工大學青年教師科學研究基金重點項目(12859)
【分類號】：TD821

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本文編號：2147131