巨厚礫巖深井開采地表斑裂產生判據及數值模擬研究.pdf

1、新汶礦區(qū)華豐煤礦覆巖主要特點是具有第三系巨厚礫巖層，厚度500～960m，開采時地表多處出現了斑裂現象，斑裂嚴重損害農田、房屋、橋梁，給區(qū)域環(huán)境帶來嚴重影響。因此預測巨厚覆巖下地表斑裂產生時，工作面的開采寬度及斑裂線與工作面的空間關系，對礦井安全生產及地表構建筑物的防護具有重要意義。本次利用理論分析、數值模擬、現場實測等方法，對巨厚礫巖完整及含有弱面時，地表斑裂產生的規(guī)律進行了研究。
　　采用彈性力學等理論，推導了巨厚礫巖在下部受

2、集中載荷作用時，任一點的水平拉應力;推演了巨厚礫巖的破壞過程為:離層的出現，在離層的周圍形成應力增高區(qū)，隨著離層范圍的擴大，集中應力逐漸增大，巖石首先在集中應力區(qū)附近達到其抗拉強度，使其進入塑性區(qū)，而后隨著離層的擴大，塑性區(qū)的范圍向上向前發(fā)展，當離層范圍擴展到16√3πσ0]/9γ時，位于集中力F作用點的地面投影前方h/√3處，達到巖石抗拉強度，此處易發(fā)生斑裂現象。一般來說，塑性區(qū)在向上發(fā)展到一定程度時，巨厚礫巖在重力作用下，可能發(fā)生滑

3、移或旋轉現象，導致塑性區(qū)加速向上發(fā)展，地表斑裂應在地表巖石達到抗拉強度之前出現。因此，斑裂出現的位置位于集中力F地面投影與最大拉應力之間，但與最大拉應力處更接近，并通過現場實測驗證該理論與實際符合較好。本文同時對巨厚礫巖存在弱面情況下斑裂產生判據進行了研究。
　　利用數值模擬軟件，模擬了當巨厚礫巖為完整狀態(tài)時，工作面寬度達到170m，位于工作面下平巷280m處出現了拉伸破壞。即發(fā)生了斑裂現象;若巨厚礫巖中含有弱面，當弱面與工作面開