采場底板圍巖應(yīng)力殼力學(xué)特征研究.pdf

1、采場底板圍巖三維力學(xué)特征是有效防控煤層底板采動災(zāi)害的理論基礎(chǔ)。為此，本論文采用綜合研究方法，系統(tǒng)深入研究了采場底板圍巖三維力學(xué)特征。
　　研究發(fā)現(xiàn)，在工作面推進過程中，采場底板部分巖層區(qū)域富集著高于鄰域的高應(yīng)力束，形成了采場底板圍巖應(yīng)力殼，采場底板礦壓顯現(xiàn)受控于底板應(yīng)力殼的存在和其時空演化。煤層回采后，采場底板圍巖中最大主應(yīng)力方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，殼體高應(yīng)力決定采場底板圍巖是否擴展，最大主應(yīng)力偏轉(zhuǎn)方向決定采場底板巖體的破壞趨勢，這正是采場

2、底板圍巖由整體連續(xù)漸變?yōu)楹暧^斷裂的力學(xué)本質(zhì)。破壞場發(fā)育在底板應(yīng)力殼作用下的低應(yīng)力區(qū)內(nèi)，在采場底板圍巖應(yīng)力殼保護下的低應(yīng)力區(qū)是最大位移區(qū)，底板巖層移動形態(tài)類似開口向上的拋物線狀。殼基高應(yīng)力是引起采場底板巖層采動應(yīng)力場的主要力源，煤壁前方殼基高應(yīng)力在底板巖層中形成高垂直應(yīng)力，高垂直應(yīng)力受控于殼基高應(yīng)力，兩者呈正相關(guān)性，煤壁前方底板垂直應(yīng)力隨離煤層距離的增而降低，且呈現(xiàn)出降低趨勢變緩現(xiàn)象，采動水平應(yīng)力高度集中于采場底板淺部巖層。在采場底板圍巖

3、應(yīng)力殼保護范圍內(nèi)的采空區(qū)下伏巖層出現(xiàn)卸壓現(xiàn)象，卸壓范圍呈倒“八”字型收斂狀。采場底板圍巖由整體連續(xù)漸變?yōu)楹暧^斷裂呈現(xiàn)出時間效應(yīng)，大致經(jīng)歷三個階段:殼基高應(yīng)力作用下巖體原始裂紋起裂、采場底板圍巖最大主應(yīng)力的集中與偏轉(zhuǎn)引起裂紋進一步發(fā)育、損傷達到或超過損傷閾值后宏觀斷裂。初采期間，采場底板圍巖應(yīng)力殼力學(xué)特征參數(shù)受控于工作面推進距離，推進距離達到或超過工作面斜長后，決定采場底板圍巖應(yīng)力殼力學(xué)特征參數(shù)的主要因素為工作面斜長，表現(xiàn)出短邊依賴效應(yīng)。