發(fā)布時(shí)間：2017-12-26 15:12

  本文關(guān)鍵詞：采場(chǎng)圍巖力鏈成殼機(jī)制及力學(xué)特征研究　出處：《安徽理工大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：本論文采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、相似模擬試驗(yàn)、數(shù)值模擬以及理論分析相結(jié)合的研究方法,以力鏈為研究主線,對(duì)采場(chǎng)圍巖載荷傳遞路徑方式以及圍巖的力學(xué)特征進(jìn)行系統(tǒng)研究,揭示采場(chǎng)圍巖載荷傳遞機(jī)理和力鏈成殼機(jī)制。論文的研究為煤礦的安全高效開(kāi)采提供基礎(chǔ)理論,進(jìn)一步豐富了采場(chǎng)圍巖礦壓理論。主要取得以下研究成果:對(duì)采場(chǎng)頂?shù)装鍑鷰r的力學(xué)行為進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn),獲得了圍巖的物理力學(xué)參數(shù)并且實(shí)現(xiàn)了采場(chǎng)圍巖力學(xué)環(huán)境的評(píng)價(jià),為采場(chǎng)圍巖的力鏈分析奠定了參數(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)進(jìn)一步分析了圍巖損傷破壞與力鏈演化、微裂紋擴(kuò)展以及能量演化之間的響應(yīng)規(guī)律�；陬w粒離散元法對(duì)采場(chǎng)圍巖的力鏈成殼機(jī)制進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)沿工作面走向和傾向采場(chǎng)覆巖頂板均呈現(xiàn)拱形力鏈,走向和傾向力鏈拱在空間上形成力鏈殼。隨著工作面推進(jìn),力鏈殼的強(qiáng)度和范圍逐漸增大,且采空區(qū)后方逐漸呈現(xiàn)弱力鏈分布,上覆巖體荷載通過(guò)力鏈殼中強(qiáng)力鏈傳遞到工作四周煤巖體內(nèi)形成力鏈集中,形成殼基,這也是采場(chǎng)圍巖形成支承壓力的力學(xué)本質(zhì)。而且采場(chǎng)圍巖的接觸力鏈從原先初始平衡狀態(tài)的縱橫交錯(cuò)的閉合力鏈到開(kāi)采擾動(dòng)之后形成準(zhǔn)直線狀的拱形力鏈,通過(guò)傅立葉公式擬合得到了力鏈殼不同關(guān)鍵部位(殼基、殼肩和殼頂)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角,揭示了應(yīng)力殼是力鏈集束傳遞的宏觀體現(xiàn)。對(duì)采場(chǎng)圍巖的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)和破壞特征進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)沿工作忙走向和傾向方向上煤壁前方和開(kāi)切眼后方一定范圍內(nèi)存在應(yīng)力集中,而且隨著工作面的持續(xù)推進(jìn),應(yīng)力集中現(xiàn)象更加明顯,且這一區(qū)域在回采過(guò)程中是逐漸變化的,在采場(chǎng)覆巖中形成應(yīng)力拱,在采場(chǎng)三維空間形成應(yīng)力殼。在三維應(yīng)力殼理論的基礎(chǔ)上結(jié)合頂板巖層進(jìn)行采場(chǎng)圍巖力學(xué)分析,構(gòu)建了應(yīng)力殼作用下殼頂巖層形成從四周固支到一邊簡(jiǎn)支的橢圓巖層(板)力學(xué)演化模型,得到"力鏈-應(yīng)力殼"失穩(wěn)判據(jù),揭示了"力鏈-應(yīng)力殼"失穩(wěn)機(jī)制。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TD313

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本文編號(hào)：1337710