開采過程中煤層底板應(yīng)力及裂隙斷裂力學(xué)特性分析.pdf

1、隨著社會(huì)不斷發(fā)展，能源需求也日益加大，煤炭資源的開采也必須向地下深部發(fā)展。目前，我國1000m深度以下的礦井建設(shè)處于起步階段，理論研究和工程經(jīng)驗(yàn)都存在不足，數(shù)值模擬作為一種靈活、有效、快捷的研究手段，可以為深部煤礦開采提供一定的理論指導(dǎo)。由于成巖作用和地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等因素，天然巖體存在著許多大小不一、分布各異的裂隙。煤層開采之后，打破了原始巖層應(yīng)力平衡狀態(tài)，在底板某些部位巖體處于壓縮狀態(tài)，某些部位處于膨脹狀態(tài);從煤層開采的動(dòng)態(tài)角度來看，底

2、板巖體都要經(jīng)受一個(gè)壓縮、膨脹、再壓縮的過程，底板巖石中的裂隙必然要受到這種反復(fù)“揉搓”的作用。對(duì)于底板不含水或者底板隔水層非常厚大時(shí)，這種“揉搓”作用使某一深度底板更加破碎;對(duì)于底板隔水層不厚時(shí)，這種“揉搓”作用可能使底板裂隙擴(kuò)展、貫通，最終導(dǎo)致采場(chǎng)和承壓水層形成完整通道，導(dǎo)致底板的突水。
　　基于上述需要及底板巖石特點(diǎn)，本文采用ABAQUS有限元軟件，以埋深1000m工作面為例，首先建立了底板分析的簡(jiǎn)化力學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上考慮了

3、超前支撐壓力的分布特點(diǎn)，分析了底板豎向應(yīng)力、水平應(yīng)力、剪應(yīng)力分布特征，并研究了不同應(yīng)力集中系數(shù)下底板塑性區(qū)分布形態(tài)，提出了底板塑性破壞規(guī)律和深度。然后，在底板應(yīng)力分析的基礎(chǔ)上，對(duì)底板中存在單一裂隙和多裂隙組合進(jìn)行了研究;考察底板不同深度處裂隙由于開采擾動(dòng)產(chǎn)生的裂隙破壞形態(tài)，結(jié)合斷裂準(zhǔn)則評(píng)價(jià)底板裂隙擴(kuò)展可能性。最后，考慮底板中存在承壓水，研究了承壓水對(duì)底板單裂隙和共線雙裂隙的破壞影響，分析了底板不同深度裂隙的斷裂破壞規(guī)律、不同承壓水作用下