堅硬頂板彎曲破斷特征與能量積聚演化規(guī)律研究.pdf

1、由于巖層結構特點，堅硬頂板采場通常來壓步距大，來壓突然、強烈，并釋放大量彈性能，堅硬頂板巖層的剪斷破壞運動常常誘導工作面切頂、沖擊地壓等動力災害的發(fā)生。為此，本文運用力學分析、相似模擬、數(shù)值計算及現(xiàn)場監(jiān)測等方法，研究了采場堅硬頂板巖層運動破壞特征及其彎曲破斷過程伴隨應變能積聚釋放規(guī)律，取得如下主要成果:
　　考慮煤壁邊緣出現(xiàn)塑性破壞及前方增量載荷作用，建立了采場堅硬頂板巖梁的撓曲變形力學模型，在已有研究成果基礎上分析模型，得出了堅

2、硬頂板巖梁的拉應力分布函數(shù)σt（x）以及巖梁最大剪應力點處的剪應力值τlmax，基于礦壓理論，還得出了堅硬頂板巖梁出現(xiàn)不同運動破壞形式的力學判據(jù)。
　　以煤礦實際堅硬頂板工作面為背景，分別建立采場數(shù)值計算及相似材料模型，記錄隨模型推進頂板斷裂運動過程發(fā)現(xiàn)工作面頂板初次來壓運動強烈，頂板初次運動破壞為剪斷破壞，部分周期運動也出現(xiàn)剪斷破壞，堅硬頂板破斷形態(tài)為“OX”型，破斷跡線為半橢圓形，工作面中部最先破斷且破斷位置距煤壁最遠;根據(jù)模

3、擬數(shù)據(jù)進行回歸分析，還得到了堅硬頂板工作面覆巖破壞運動高度與工作面推進距離大致呈S曲線規(guī)律發(fā)展。
　　基于能量原理和FLAC3D模擬計算結果，得到了堅硬頂板巖層彈性應變能分布與其支承壓力分布規(guī)律相似;煤層采動后，工作面中部頂板應變能峰值較兩端大，峰值位置比兩端距離煤壁遠，且隨推進距離的增加，應變能積聚速率、峰值大小及能量梯度均逐漸增大，但煤壁上方一定范圍內堅硬頂板應變能積聚程度始終較低;工作面堅硬頂板斷裂時，頂板應變能釋放量及參與