膏体充填综采台阶煤壁稳定性半凸力学分析

通过细长杆失稳理论,建立台阶半凸力学模型,通过凸模柔度来判断与之相适应的临界载荷公式,并通过能量法近似求出模型的长度因数与稳定系数计算公式,进而得到台阶半凸力学模型失稳时所需的临界力、临界应力和纵向弯曲失稳校核判据;采用FLAC^3D数值模拟研究顶煤、中煤、底煤高度比分别为1∶1∶1,2∶2∶1两种不同割煤方案时煤壁前方支承压力、水平应力、水平位移以及工作面周围竖直应力分布.研究表明:煤壁发生片帮失稳所需的临界应力与其柔度有关,且煤壁柔度与长度因数呈正相关,长度因数与下台阶高度呈负相关,因此煤壁的柔度越小,煤壁片帮所需的临界应力就越高,抵抗失稳片帮的能力越强,所以可通过增加下台阶高度来提高煤壁抵抗失稳片帮的能力;不同方案割煤时,煤壁的垂直应力均小于片帮临界应力,因此不会发生失稳片帮;煤壁的上台阶高度减小,水平应力相应增加,位移量减小,下台阶的存在约束了上台阶煤体水平变形,使得煤壁前方支承压力变大,煤壁的承载能力增强,煤壁煤体稳定性增加,因此,可通过增加下台阶高度,提高煤壁稳定性.最终确定窑街三矿水平分层膏体充填开采的台阶高度比为1∶1∶1,为研究特厚急倾斜煤层采用短...