堅(jiān)硬頂板水壓力作用機(jī)理研究.pdf

1、堅(jiān)硬頂板煤層開采礦山壓力顯現(xiàn)劇烈。堅(jiān)硬頂板煤層在回采后形成頂板大面積懸露而不垮落。頂板大面積的垮落，經(jīng)常給工作面支護(hù)、人員和設(shè)備造成嚴(yán)重的危害，甚至發(fā)生礦震。因此，研究和掌握?qǐng)?jiān)硬頂板控制理論與技術(shù)，具有重要的實(shí)際意義。本文通過理論分析和數(shù)值模擬對(duì)堅(jiān)硬頂板水壓力作用機(jī)理進(jìn)行了深入的分析研究，所做的主要工作及結(jié)果如下： (1)基于巖石水化學(xué)損傷理論，研究了水對(duì)巖石強(qiáng)度的影響機(jī)理，建立了巖石水化學(xué)損傷模型，將水的影響因素歸結(jié)為尺度效應(yīng)

2、和力學(xué)效應(yīng)。給出了壓力水作用下巖體斷裂強(qiáng)度新準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則定量地反映了水壓力作用對(duì)裂紋巖體強(qiáng)度的影響程度。 (2)采用滲透理論，從性能等效原理出發(fā)，確定了等效連續(xù)介質(zhì)的滲透系數(shù)。巖石注水時(shí)，分析了水在巖層中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。基于固液耦合理論，對(duì)注水巖體的滲流與應(yīng)力耦合進(jìn)行了研究，并利用有限元原理建立滲流問題的支配方程。 (3)主要運(yùn)用了斷裂力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，分析水力壓裂定向分層的機(jī)理。通過定向分層，可降低老頂巖層垮落厚度或步距，也