基于薄板理论的巷道层状顶板破断模型分析

基于弹性薄板理论,对巷道单层厚度较小的层状顶板进行力学分析,建立不同边界条件下层状顶板岩层的薄板力学模型,通过推导四边简支板和两对边固支板边界条件下顶板岩层所受的最大弯矩理论解,依据第一强度理论建立顶板岩层最大拉应力方程,并结合数值模拟分析得到了顶板岩层应力分布特征与破断机理。     

基于弹性薄板理论的采场顶板破断特征分析

针对煤层开采过程中采场覆岩形成的特定空间结构和变形破断形态,运用弹性薄板小挠度理论构建四边固支、两边固支两边简支和四边简支3种支承边界条件下的顶板力学模型,通过理论计算得出了基本顶断裂前后的挠度、弯矩和应力解析表达式,并从理论层面分析了顶板破断的内在机理与显现特征,揭示了采场顶板横“O-X”破断的力学本质。采用三维数值模拟软件FLAC3D系统分析了顶板应力场的演化特征和分布规律,模拟结果与理论分析较为吻合。     

基于弹性薄板理论的地表下沉预计模型

地下开采破坏了地层的原始应力平衡状态,导致地表移动变形,对地表建筑物和生态环境造成了损害。地表下沉预计是研究地表移动变形的重要内容,经典的地表下沉预计数学模型十分复杂,为简化预计模型的复杂性,将椭圆弹性薄板挠度计算方法引入地表下沉预计中,建立了基于弹性薄板理论的主断面地表下沉预计模型,并应用实测数据对该模型进行了验证。研究表明:根据弹性板理论建立的预计模型的计算结果与实测结果吻合度较高,并且模型简单直观,适合应用于实际工程中。     

急斜煤层开采老顶破断力学模型分析

运用弹性力学古典狭长薄板理论，建立了急斜水平分段放顶煤开采顶板变形力学模型，分析了其变形特征及破断规律。得出了煤层倾角、水平分段高度对顶板变形的影响关系曲线，同时，给出了顶板破断的判据。     

孤岛工作面顶板破断的薄板模型分析

为了研究孤岛工作面的顶板破断机理,利用理论分析和数值模拟的方法建立了两对边简支两对边固定、三边简支一边固定的顶板薄板力学模型。分析计算得出薄板的极限破断准则和应力分布情况,并通过极限破断准则计算出顶板破断初次来压步距和周期来压步距。通过现场观测顶板断裂的初次来压步距和周期来压步距,其结果与理论分析计算的结果较吻合,可为类似的工作面来压预报提供依据。     

输送带黏弹性模型分析

为确定合适的输送带黏弹性模型,对常见的Vogit-Kelvin模型和三元件固体模型反映的输送带松弛特性和蠕变特性进行分析和对比,发现三元件固体模型能够反映输送带的松弛和蠕变特性。选取带式输送机启动过程中输送带上某一点应力随时间的变化值作为输入信号源,发现Vogit-Kelvin模型和三元件固体模型的蠕变特性从总体上来说是一致的,但在初始启动阶段,Vogit-Kelvin模型初始应变量较三元件固体模型要小。     

破碎顶板冒落的力学分析

根据弹性板壳理论，分析了工作同板冒落的力学机理，描述了工作面顶板的应力分布状态，为破碎顶板的支护设计提供了参考依据。     

基于黏弹性模型下的岩石动力强度研究

基于开尔文黏弹性模型,对岩石的动力强度进行理论分析,得到岩石动力强度与静力强度的数学关系,从理论上阐释了岩体动力强度硬化的现象。黏弹性决定了岩石的变形并非瞬间完成,而是一个逐渐完成的过程,在变化的动力作用下,其变形随时间的变化更加复杂多样,导致了岩体的动力强度与静力强度存在很大的差异。通过研究黏弹性模型下的动态本构关系,结合材料的最大线应变破坏理论,逐步推导出动力强度与静力强度之间的数学关系,并分析了影响有效应力系数〖WTBX〗m〖WTBZ〗的因素,最后将理论结果应用到马钢南山矿边坡岩石动力强度参数计算上。     

基于弹性地基梁理论的巷道顶板变形预测

为了精 准 预 测 井 下 矩 形 巷 道 顶 板 变 形,以 大 阳 煤 矿 ３３０６轨道顺槽为工程背景,采用 Winkler地基模型、Kerr地 基模型、梁弯曲理论和现场监测手段,对比研究了采用不同 弹性地基模型时顶板变形预测结果与实测结果的差异.研 究表明:采用 Winkler地基模型和 Kerr地基模型时,巷道顶 板最大 位 移 预 测 结 果 分 别 为 １１．６ mm 和 １５．１ mm;基 于 Kerr地基模型的预测结果与实测结果基本一致,准确度平 均提高了１８．２６％;巷道顶板最大位移随两帮围岩弹性模量 增长呈指数规律降低,随巷道高度增加呈指数规律增加,并 且巷道高度对顶板变形的影响大于两帮围岩弹性模量,两帮 围岩泊松比对巷道变形的影响可忽略不计;应用 Kerr地基 模型能够准确预测巷道顶板变形,其结果为确定合理的巷道 断面和支护设计提供了依据.     

基于Maxwell模型的有限元粘弹性位移分析

利用基于Maxwell模型的围岩位移的粘弹性解析解,建立了弹性模量随时间变化的关系式,并将该式应用到有限元中,得到了有限元的粘弹性位移递推公式,可以方便准确地对位移的发展做出预测。最后将该方法应用到工程实际中,计算的位移与实测位移能很好吻合,从而证明该方法是有效的。     

薄煤层坚硬顶板的薄板理论分析及来压预报

在用薄板理论分析白腊坪煤矿K13煤层顶板的应力分布规律的基础上，根据最大拉应力强度理论建立顶板初次及周期来压步距的计算式，利用该计算式在现场实施顶板来压预报结果表明，用薄板理论研究薄煤层坚硬顶板的应力分布规律是合理的。     

大倾角仰(俯)采采场顶板破断的薄板模型分析

为了研究大倾角仰采、俯采采场顶板破断机理,建立了大倾角仰、俯采顶板薄板力学模型,利用薄板理论并结合力学分析、数值计算对大倾角俯采及仰采工作面破断时的基本顶岩层应力分布特征与破断机理进行了分析计算,得出了薄板极限破断准则和破断步距理论计算式.结果表明:大倾角仰(俯)采采场顶板破断形式不同于近水平煤层顶板的"O-X"型破断;倾角影响并决定着采场顶板倾向方向的破断特征;走向仰(俯)角对顶板岩层初次破断特征和周期破断特征呈现出不同的影响.     

错层位接续工作面基本顶的断裂垮落及其分类

 采场上覆岩层顶板的划分具有重要的意义。现有的划分方法基于采高、松散系数的判定,并且此类研究在厚煤层一次回采的应用中已证明存在一定的局限性。错层位巷道布置采全厚采煤法与以往的厚煤层整层回采方法在接续工作面存在本质的不同,理论分析及相似模拟实验表明,在该技术的接续工作面上覆岩层随着回采空间的增加,随采随冒的直接顶厚度显著增加,并且达到首采工作面上覆稳定岩层层位时为一个分界点。拟通过理论分析并总结相似模拟试验现象,立足于直接顶和基本顶的定义及特点,以弹性薄板力学及关键层理论作为研究的基础,对错层位巷道布置采全厚采煤法接续工作面顶板进行科学的分类划分,并且结合影响基本顶破断、垮落的所有因素综合分析,从而在工作面长度等因素与基本顶板来压显现中建立一个科学的判定关系,为实际生产提供一定的理论依据。     

上湾矿12106工作面顶板运动参数计算及结构模型的确定

对上湾矿已采12106工作面矿压进行了实测分析,根据该工作面顶板岩层特点,计算并构建了该顶板运动参数及结构模型,为该矿新开12401工作面矿压规律的分析提供了基础数据。     

矿山顶板冒落危险性预测可视化模型研究

根据顶板冒落危险性区域划分平面图进行顶板预防管理逐渐成为非煤矿山顶板管理的常用手段,然而由于非煤矿山的隐伏性和三维立体性,根据区划平面图进行的顶板管理容易出现混淆、管理困难等情况。鉴于此,结合某矿钻孔相关资料以及顶板冒落危险性划分结果,利用Surpac软件构建矿山顶板冒落危险性可视化模型,使得该矿顶板冒落危险性划分结果更加清晰、立体,对顶板管理有重要指导意义。     

复合桩基处理溶洞顶板较薄地层的应用研究

在《岩溶发育地区桩基特性模拟研究》项目成果模式的指导下,对溶洞顶板较薄的地层采用了人工挖孔桩＋旋喷＋钢管桩的复合桩基加固方式, 详细介绍了复合桩基设计方案的优选过程及其承载力计算。实践证明,该设计方案对类似工程具有一定借鉴作用。