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煤层底板破坏深度计算

2022/07/13366 作者:佚名
导读:国内外对底板破坏深度的研究已经有许多种方法,主要是运用弹塑性力学方法结合莫尔—库仑(Mohr-Coulomb)强度理论,依现场观测数据为依据,辅助进行计算机数值模拟,综合计算煤层底板岩体受采动影响的最大破坏深度 。 近水平煤层 煤层底板在采空区两侧有较大的自由空间,在地应力作用下,底板岩体能够充分膨胀,产生较多的采动裂隙,近水平煤层在采动边缘下方附近岩体的破坏深度最大 。 倾斜及急倾斜煤层破坏深度

国内外对底板破坏深度的研究已经有许多种方法,主要是运用弹塑性力学方法结合莫尔—库仑(Mohr-Coulomb)强度理论,依现场观测数据为依据,辅助进行计算机数值模拟,综合计算煤层底板岩体受采动影响的最大破坏深度 。

近水平煤层

煤层底板在采空区两侧有较大的自由空间,在地应力作用下,底板岩体能够充分膨胀,产生较多的采动裂隙,近水平煤层在采动边缘下方附近岩体的破坏深度最大 。

倾斜及急倾斜煤层破坏深度

在缓倾斜及倾斜煤层的下出口附近,从受力角度分析,煤层底板承受的集中应力大于上出口附近的集中应力,煤层底板承受的水压力也是下出口附近的较大,煤层底板在下出口附近裂隙较发育。由于煤层的倾角不大,采空区冒落岩石的滑移起不了主要作用,然而急倾斜煤层不同,在自重力作用下,冒落的采空区的岩石将向采空区下部滑移,充填坚实的冒落岩石限制了下出口附近煤层底板的膨胀,阻碍了裂隙的形成,所以,急倾斜煤层的底板破坏深度在上出口附近较大 。

各主控因素对底板破坏深度影响的主次顺序为:工作面斜长>采深>黏聚力>采厚>煤层倾角>水压>内摩擦角,方差分析结果显示,各主控因素中工作面斜长对底板破坏深度的敏感度为高度显著;采深较为显著;黏聚力显著;采厚、煤层倾角、水压以及内摩擦角不显著 。

采场边缘破坏深度

煤层底板岩体最大破坏深度与工作面倾斜长度成线性关系,与岩体原始应力的平方成正比,与岩体抗压强度成反比。

塑性理论计算岩体最大破坏深度

如果煤层底板主要由软岩构成,煤体边缘一定范围内的底板岩体,当作用在其上的支承压力达到或超过其临界值时,岩体中将产生塑性变形,形成塑性区;当支承压力达到导致部分岩体完全破坏的最大载荷时,支承压力作用区域周围的岩体塑性区将连成一片,致使采空区内底板隆起,已发生塑性变形的岩体向采空区内移动,并形成一个连续的滑移面 。

在煤壁塑性区范围一定的情况下,底板最大破坏深度随着底板岩石内摩擦角的增大而增大,随着底板岩石黏聚力的增大而减小。底板最大破坏深度不仅与采场端部煤体塑性区范围有关,而且随着工作面超前支承压力峰值的增大而增大 。

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