長壁工作面采場動態(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)計和實施仍然須要對開采覆巖運動和支承壓力分布發(fā)展規(guī)律進行深入研究。理論研究和生產(chǎn)實踐證明，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、覆巖運動破壞和應(yīng)力場應(yīng)力大小及分布密切聯(lián)系在一起。
　　論文在“以巖層運動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態(tài)結(jié)構(gòu)模型，建立了地下空間采動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的發(fā)展變化規(guī)律與上覆巖層運動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，幾乎均與時間、溫度有關(guān)，本文進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。通過對兗礦集團濟三煤礦6301工作面的井下礦壓觀測與地表沉陷GPS觀測，找出了采場覆巖運動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行了三維立體相似材料模擬試驗和急傾斜煤層開采的二維相似材料模擬試驗，找到了隨采場推進的覆巖運動與沉陷相關(guān)規(guī)律。采用RFPA有限元軟件，研究了采場覆巖運動隨采場推進的發(fā)展、變化和破壞過程。
　　論文在研