论文部分内容阅读
随着社会不断发展,能源需求也日益加大,煤炭资源的开采也必须向地下深部发展。目前,我国1000m深度以下的矿井建设处于起步阶段,理论研究和工程经验都存在不足,数值模拟作为一种灵活、有效、快捷的研究手段,可以为深部煤矿开采提供一定的理论指导。由于成岩作用和地质构造运动等因素,天然岩体存在着许多大小不一、分布各异的裂隙。煤层开采之后,打破了原始岩层应力平衡状态,在底板某些部位岩体处于压缩状态,某些部位处于膨胀状态;从煤层开采的动态角度来看,底板岩体都要经受一个压缩、膨胀、再压缩的过程,底板岩石中的裂隙必然要受到这种反复“揉搓”的作用。对于底板不含水或者底板隔水层非常厚大时,这种“揉搓”作用使某一深度底板更加破碎;对于底板隔水层不厚时,这种“揉搓”作用可能使底板裂隙扩展、贯通,最终导致采场和承压水层形成完整通道,导致底板的突水。 基于上述需要及底板岩石特点,本文采用ABAQUS有限元软件,以埋深1000m工作面为例,首先建立了底板分析的简化力学模型,在此基础上考虑了超前支撑压力的分布特点,分析了底板竖向应力、水平应力、剪应力分布特征,并研究了不同应力集中系数下底板塑性区分布形态,提出了底板塑性破坏规律和深度。然后,在底板应力分析的基础上,对底板中存在单一裂隙和多裂隙组合进行了研究;考察底板不同深度处裂隙由于开采扰动产生的裂隙破坏形态,结合断裂准则评价底板裂隙扩展可能性。最后,考虑底板中存在承压水,研究了承压水对底板单裂隙和共线双裂隙的破坏影响,分析了底板不同深度裂隙的断裂破坏规律、不同承压水作用下裂隙断裂规律、两平行裂纹受承压水作用时断裂破坏规律。 本文对底板的应力场、无承压水断裂分析、有承压水断裂等的分析,揭示了大埋深、高围压环境下底板应力分布规律及其相应条件下底板裂隙断裂规律,对大采深、带压开采等采煤工作具有指导意义。