采场底板应力分布及破坏机理
地下工程开挖引起的地质应力环境损害
地下工程开挖引起的地质应力环境损害地质应力环境的损害即围岩的二次应力状态。
若将初始应力看作一次应力状态，那么二次应力状态就是经人工开挖引起的、应力调整后的应力状态。
由大量的工程实践所观察到的围岩的二次应力状态主要可以分为以下三种：（1）围岩应力的弹性分布。
岩体自身强度比较高或者作用于岩体的初始应力比较低，使得洞室周围的应力状态都在弹性应力范围内。
理论上说，这种情况不必进行有关的支护，即可保持稳定。
（2）围岩应力的塑性分布。
由于作用岩体的初始应力较大或岩体自身的强度较低，洞室开挖后，洞周的部分岩体应力超出了岩体的屈服强度，岩体进入塑性状态。
随着与洞壁的距离增大，最小主应力也随之增大，提高了岩体的强度，并促使岩体的应力状态转为弹性状态。
处在弹塑性分布的洞室，必须进行支护，否则洞周的岩体将产生失稳，影响地下工程的正常使用。
（3）围岩应力的时间效应。
围岩的应力不仅有弹性和塑性，而且还具有时间效应。
岩石的时间效应是指岩石在受力过程中存在与时间有关的变形性质。
严格说，岩石的任何变形行为并非瞬间完成，而是具有一定时间历程。
所以作为一个与岩石变形有关的重要参数，时间应该包含在与应力及应变有关的方程式中。
当然，在大多数情况下，忽略时间因素的影响能够较好地获得围岩变形的计算与分析。
但是当围岩对应力或应变的变化反应迟缓时，就必须考虑时间因素的影响。
一、围岩应力和位移的弹性分析对于完整、均匀、坚硬的岩体，无论是分析围岩的应力和位移，或是评定围岩的稳定性，采用弹性力学方法都是可以的。
对于成层的或裂隙较发育的岩体，如果层理或裂隙等不连续面的间距尺寸与问题的整个尺寸相比较小，也可以利用线弹性分析。
（一）支护洞室围岩的应力状态的圆形洞室后，其二次应力状态可用弹性力学中的基在围岩开挖半径为r尔西（G.Kirsch）公式表示，即在轴对称条件下，即λ＝1时，由式（6-1）得到）的应力为当λ≠1时，得到洞室周边（即r＝r上式说明在洞室周边只存在切向应力，径向应力和剪应力均为零。
采动破坏规律及底板水害威胁程度
6 采动破坏规律及底板水害威胁程度6.1 顶板冒裂带高度计算6.1.1 理论基础1）覆岩遭受破坏的根本原因煤层开采后形成的采场空间，会引起围岩的原始应力变化，当围岩所承受的应力超过它的极限强度时，就会发生位移、开裂、断裂、直至破碎冒落。
因此，采场空间的存在，是覆岩产生破坏的根本原因。
（1）破坏性采动影响和非破坏性采动影响采后覆岩大面积缓慢整体移动或下沉，一般不产生连通性的导水裂隙，岩层的原始渗透性不发生明显的变化，属于非破坏性采动影响。
如果覆岩在发生变形、位移过程中伴有开裂、破碎、脱落使岩层原有的导水、隔水性能改变，就属于破坏性采动影响。
根据破坏程度和形式不同，破坏性采动影响分为冒落性和开裂性两种。
冒落性破坏是指覆岩在采动影响下，由于离层、断裂、破碎等，使一部分煤岩块从母体上脱落、自由地堆积在采空区内的现象，它对上覆水体或井巷的破坏是十分严重的。
开裂性破坏是指覆岩在采动影响下，只发生离层、开裂或错动，而不发生煤岩块脱落和“抽冒”，它虽然增加了岩层的导水性，但基本不破坏岩层的原有产状。
（2）规律性采动破坏和非规律性采动破坏以长壁工作面为代表的大面积均匀采煤，造成采高大致相同的采出空间，它的采动影响在垂直剖面上是以采场为中心，以顶底板及煤壁为起点向四周扩展，并逐渐减弱或消失的，因而它具有一定的分带性，并且比较有规律，故称为规律性采动破坏。
与之相反，以落垛、托煤顶等采煤方法为代表的采场，采高很不均匀，常常由于局部采高超出煤层而向上“抽冒”，采出空间很不规律，覆岩的采动破坏在垂直剖面上不具备分带性，没有规律可循，称为非规律性采动破坏。
2）覆岩采动破坏的分带性在正常条件下，根据覆岩采动破坏程度及其次生的透水、透砂能力，从开采煤层的顶板开始，由下而上大致可划分为三个不同的破坏影响带，即：冒落带、裂隙带和弯曲带。
（1）冒落带采煤工作面放顶后，顶板发生逐层冒落，直到冒落矸石接触上覆岩层，此冒落破坏范围为冒落带。
采场底板岩层破坏与损伤分析
第22卷 第1期岩石力学与工程学报 22(1)：35～392003年1月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Jan .，20032000年12月6日收到初稿，2001年5月15日收到修改稿。
作者 李兴高 简介：男，30岁，在读博士，1995年毕业于山东矿业学院采矿系采矿工程专业，现主要从事地下工程水环境方面的研究工作。
采场底板岩层破坏与损伤分析李兴高 高延法(北方交通大学土建学院 北京 100044) (山东科技大学矿压所 泰安 271019)摘要 底板岩层在采动过程中的破坏取决于底板的应力场和原生缺陷分布。
在基于岩石工程破坏准则，探讨底板岩层破坏定义的前提下，依据现场综合观测资料，采用各向同性弹性损伤双标量模型的两个损伤变量描述底板岩层的裂隙演化，结合位移反分析的结果，研究底板岩层破坏的细观机理，可为开采煤层底板的安全性评价提供依据。
关键词 岩石力学，底板破坏机理，岩石工程破坏准则，位移反分析，各向同性弹性损伤双标量模型 分类号 TD 322.+1 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)01-0035-05DAMAGE ANALYSIS OF FLOOR STRATALi Xinggao 1，Gao Yanfa 2(1 School of Civil Engineering and Architecture ，Northern Jiaotong University ，Beijing 100044 China ) (2 Strata Control Research Center ，Shandong University of Science and Technology ，Tai ’an 271019 China )Abstract The key to mining with pressure is to understand the floor failure mechanism by mining and waterpressure. The failure of the floor rock mass depends on floor stress field and distributions of the primary discon- tinuities. First ，based on the rock engineering failure criteria ，the definition of the floor failure is discussed. Then ，according to the in-situ comprehensive observation data ，by using two damage variables of the isotropic elastic damage model to describe the primary discontinuities of the floor ，the mesoscopic mechanism of the floor failure is studied with displacement back analysis. The presented study provides the foundation to evaluate the floor safety. Key words rock mechanics ，floor failure mechanism ，rock engineering failure criteria ，displacement back analysis ，isotropic elastic damage model with two scalar variables1 引 言受奥灰水威胁煤层“带压开采”的关键是必须搞清底板在采动和水压作用下的破坏机理。
后沟煤矿煤层开采后的底板“下三带”破坏深度分析
0 引言
煤层开采后，底板会出现变形破坏，简称“下三 带 ”， 其 破 坏 范 围 和 深 度 值 会 严 重 影 响 煤 矿 生 产 安 全 ， 因此，必须掌握其破坏状况和相应参数。在回采工作 面或者井下大巷布置钻孔、注水观测技术探测煤层底 板破坏深度范围，形成有效的探测空间，进而研究模 拟煤层开采前后底板的变形规律和深度范围，是比较 成熟的技术之一，具有高精度、施工简单的优势，能 很好地分析煤层开采后底板的变形和破坏规律，为矿 井安全提供必要的数据基础。
1 “下三带”的形成及破坏方式
“下三带”是在井下巷道掘进和工作面采动过程中 工作面和巷道周围岩体的变形破坏，是煤层采后诱发 应力重新分布的必然结果。煤层底板一定深度范围内 岩体的应力改变，会使得岩体发生位移变形。矿压扰 动破坏带、有效隔水带和潜越导水带，统称为“下三带”。
根据“下三带”理论，岩层连续遭到破坏，其导 水性因裂隙的产生而发生明显改变。促使导水性明显 改变的裂隙在空间分布范围内，称为底板导水破坏带； 自开采煤层底板至导水裂隙分布范围最深部边界的法 线距离，称为“下三带破坏深度”[1]。
2019 年第 6 期 （总第 165 期）
2019 年 6 月
实践运用
后沟煤矿煤层开采后的底板“下三带”破坏深度分析
崔晨
（阳煤集团景福煤业有限公司，山西 寿阳 045400）
摘 要： 井工煤矿开采后，由于矿压等因素，煤层底板会出现不同程度的变形破坏 （简称为“下三带”），进而降低底
板隔水岩柱的原生强度和厚度。这对于受奥灰岩溶水威胁的矿井，势必会加大矿井突水的危险。为了解决这个问题，采
用现场观测试验法，井下工作面钻孔、连续注水观测的方法，成功查清了后沟煤矿煤层底板破坏深度的问题。
关键词： 下三带；底板；破坏深度；注水观测
近距离煤层采空区底板破坏特征及影响分析
近距离煤层采空区底板破坏特征及影响分析发表时间：2014-12-09T09:22:22.687Z 来源：《价值工程》2014年第10月中旬供稿作者：王保锋[导读] 采空区底板下周围的岩体，在支撑压力达到承受的范围，就促使采空区底板隆起一个连续的滑移面。
王保锋WANG Bao-feng（山西马堡煤业有限公司，长治046300）（Shanxi Mabao Coal Co.，Ltd.，Changzhi 046300，China）摘要：针对近距离煤层开采过程过中，上层煤开采过后导致下层煤巷道围岩受扰动破坏，下层煤回采巷道围岩破碎严重、完整性较差的实际情况，利用滑移线场理论再结合部分矿场，进行实际计算不同采高时上层煤采空区底板破坏的范围，并根据两煤间距变化情况对不同状况下下层煤巷道稳定性进行分析，得出了采空区底板最大破坏深度随采高的增加而增大、两煤间距越大对下层煤巷道稳定性影响越小的结论。
Abstract院In the mining process of close distance coal seams, after mining the upper coal seam, the lower coal roadway surroundingrock will be damaged by disturbance. The surrounding rock of the lower coal gateway will be serious broken and with poor integrity. Basedon this situation, by slip line field theory, and combined with some mine fields, the upper coal seam goaf floor damage range is calculated.And according to the distance between the two seams, the lower coal seam gateway stability is analyzed. The conclusion is that themaximum damage depth of the goaf floor increases as the mining height increase and the bigger the distance between the coal seams, theless impact on the stability of the lower coal seam gateway.关键词：底板破坏范围；围岩稳定性；近距离煤层Key words院floor damage range；surrounding rock stability；close distance coal seam中图分类号院TD353 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）29-0147-020 引言近些年，随着高产高效技术的不断发展，促使很大一部分开采条件较好的煤矿得到很大的发展，但是由于发展速度较快也导致一些近距离的煤层在开采时出现的问题也迅速被人们重视起来。
煤层底板采动破坏特征研究
煤层底板采动破坏特征研究
近年来，由于煤炭研究技术的发展，采煤面板的控制成为提高生产的有效工具。
与此同时，针对煤层底板采动破坏特征的研究也受到关注。
究竟煤层底板采动破
坏特征有哪些？下面我们就来具体了解一下吧。
一、煤层底板采动破坏特征
1、强度特性：煤层底板在强度和稳定性上有很大变化，煤层底板可能出现破坏温度、强度和硬度属性显著降低，采煤面板结构和变形属性发生迅速变化，有可能发生瓦斯、煤尘爆炸等危及生命安全的重大灾害。
2、变形特性：在采煤时，当煤层底板受力过大时，采煤面板会发生渗流及变形，
当应力过大时，煤层底板破损会发生持续和猛烈的变形，可能导致瓦斯爆炸及棚板塌陷。
3、结构特性：当煤层底板受力太大时，微小的rectified line fracture会发生，煤层
底板的破坏会发生局部空间的变形，并增加采煤的困难，可能引发大穴顶板破坏，如果顶板破坏剧烈，还会影响节点的支撑行程。
二、改善煤层底板采动破坏的措施
1、加强控制：建立煤层底板采动破坏的历史档案，完善采煤面板控制策略，在进
行采煤工作之前进行相关部位的控制，从而减少采煤风险。
2、采用新技术：研发新技术，让采煤面板技术更加安全，降低瓦斯治理的相关成本，能更好地满足煤层底板采动破坏的要求。
3、完善培训：加强煤矿工作人员的安全技术培训，使他们能够更加正确地控制采
煤面板，减少煤层底板采动破坏的风险。
综上所述，煤层底板采动破坏特征有强度特性、变形特性、结构特性等，要想有效改善煤层底板采动破坏，应加强控制、采用新技术、完善培训等相关措施。
仅仅通过以上步骤，才可能有效改善煤层底板采动破坏的特征。
带压开采底板应力场及变形破坏特征试验研究
３５ ．ｍ；由于山西组 ６煤层下伏与奥陶系灰岩强含水层相沟通的太灰岩含水层，水压达到 ３９Ｍ ａ 与煤层 ＃ ．５ Ｐ ， 底板相距 ４ ～ ５ ５ ５ｍ左右 ， 根据井下钻孔资料 ， 单孔涌水量一般都大于 ２０ ｈ ５ｍ／ ，最大为 ６０ Ｓｈ ０ｍ ／ ，太灰含 水层是 ６煤开采 的间接充水含水层 ，因此该断层 是影响工作 面安全生产的主要 因素 。
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第 ２ 卷 第 ６期 ４
２０ ０７年 １ 月 １
贵州大学学报（自然科学版 ） Ｊｕｎｌｏ Ｇ ｉ ｏ ｎｖｒｔ （ ａ ｒ ｃ ｎｅ ） ｏｒａ ｆ ｕ ｈｕＵ ｉｅ ｉ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃｓ ｚ ｓｙ ｕｌ ｅ
Ｖ １ ４ Ｎ０ ｏ ．２ ．６ ＮＯ ．２ ０ Ｖ ０ｒ ７
带压 开采煤层 底板 及 断层 处的应 力场及 变形破 坏特征 。重点讨论 了煤层 底板 的应 力、位 移随 工 作 面开采 的变化规 律 ，为 带压 开采 突水 防治提供 理论 依据 。 关键词 ：底板 突水 ；相 似模 拟 ；带压 开采
中 图分 类号 ：Ｔ ７ ５＋ ２ Ｄ ４ ． 文献标识 码 ：Ａ
１ 引 言
随着浅部煤层的枯竭 ，开采强度的增加 ， 矿井的深度不断延伸 ， 自 来 煤层底部奥陶纪灰岩高承压水 的危害 日 趋加剧 ， 许多学者¨ 进行了有效 的探索。杨善安分析认为断层 面倾向采空 区方向的采空区 边界底板断层最容易发生突水；黎良杰、钱鸣高等认为闭合型断层突水主要是断层两盘按板的规律破坏 或断层两盘关键层接触部产生强度失稳 ，靳德武等从动力学的角度分析了煤０ Ｏ—ｌ ８
作者简 介： 王贵虎 （９ ２一 ，男 ，安徽理工大学土木工程系岩土教研室教师。 １７ ）
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第 ６期
煤柱下方底板岩层中应力分布特点及其实际意义
煤柱下方底板岩层中应力分布特点及其实际意义煤矿底下，尤其是煤柱下方的底板岩层，那可真是个“神秘”区域。
大家知道，煤矿的采掘工作不像你我家里搬家那么简单，下面的情况复杂得很，尤其是在那些岩层深处。
煤柱周围的压力分布更是个大问题。
你想想，煤矿就像是一个巨大的地下迷宫，底下的岩层就像是这些迷宫的墙壁，承受着成千上万吨的压力。
所以，搞清楚这些岩层中的应力分布，能帮我们了解那些潜在的危险。
就像你如果在走钢丝，要知道钢丝的承重能力，稍不注意可就会出事。
煤柱下方的底板岩层应力分布，简单来说，就是岩层在受到煤柱压迫时，力的分布情况。
它不像你想象中的那么均匀，有些地方受力大，有些地方受力小。
这个“力”的分布就像是一锅刚炖好的热汤，热气四溢，哪里一不小心就会溅出水花。
所以，了解这个分布，可以提前发现可能的隐患。
煤矿的安全，简直关乎每个人的生命，哪怕是多出一丝丝的警觉，也能救命。
你要是仔细看底板岩层的应力，就能发现一些有趣的事情。
就比如说，有些地方受力明显比较集中，像极了我们日常生活中的“热点区域”。
这些地方不仅压力大，岩层可能还会因为长期的挤压和应力作用，发生微小的裂纹，哪怕这些裂纹看起来不大，可一旦“火花四溅”，那可就会引发地震一样的灾难。
反过来，受力较小的地方，岩层的稳定性会相对更好，就像是用铁锤砸下去，感觉就有劲儿，不会轻易崩塌。
要知道，煤矿的底板岩层受力状况的变化，直接影响到矿井的开采安全。
如果我们对这些区域的应力分布没有足够的了解，一旦采掘作业展开，尤其是大规模采掘，底板岩层可能会因为过大的应力作用发生突然的塌陷，造成灾难性的后果。
你想，地下几十米深的地方发生塌方，谁能扛得住？而且底板岩层并不是单纯的“一个面”，它也是由一块块岩石拼接而成的，每一块岩石的承受能力、材质、结构都有差异。
这就像是修一栋大楼，每一根柱子如果强度不均衡，那栋楼迟早会出现问题。
所以说，煤柱下方的应力分布，给我们带来的不仅是“前车之鉴”，还让我们对矿井的管理和安全有了更深的认知。
采动过程中底板岩层变形破坏与损伤机理分析.
采动过程中底板岩层变形破坏与损伤机理分析作者：赵启峰，孟祥瑞，刘庆林摘要：底板岩层在采动过程中的变形破坏取决于底板的应力场和原生缺陷分布。
为了研究底板岩层破坏的细观机理，描述底板岩层的裂隙演化，在分析煤层底板应力环境的基础上，基于岩石工程破坏准则，采用连续介质损伤力学和几何损伤理论的研究方法将损伤、渗流及孔隙率演化等相互耦合的有效应力概念引入莫尔－库仑(Mohr-Coulomb)破坏准则，建立了煤层底板脆性裂隙岩体介质在孔隙水压力作用下受采动影响的脆性动力损伤发展和孔隙率演变模型。
并应用该模型对谢桥矿8#煤层开采过程中的底板变形破坏特征和裂隙水的迁移活动规律进行了脆性动力损伤分析。
该损伤力学模型可用于煤层底板稳定性分析。
关键词：底板破坏机理；裂隙岩体；岩石脆性动力损伤突变；损伤机理；损伤演化几十年来，国内外许多学者对矿井底板岩层应力分布及变形破坏特征进行了一些有益探索，取得了大量的研究成果。
“零位破坏与原位张裂”、“关键层”、“下三带”等理论学说，都从各个方面揭示了底板岩层应力分布及变形破坏特征的机理，对于矿井安全生产起到了积极的指导作用。
运用岩移观测资料判断底板岩层的破坏，分析底板岩层的破坏机理，必须研究如下两个问题：(1)开采过程中煤层底板岩层的应力场；(2)底板岩层原生缺陷的损伤演化。
底板岩层破坏一方面受开采条件的影响，如采深、煤层厚度及工作面斜长等，这些条件决定了底板岩层的应力场；另一方面又取决于底板岩层的初始损伤，底板岩层的破坏往往表现为原有裂隙的扩展和连通，从而使岩层渗透性增大，降低其隔水能力，因此，对开采过程造成底板裂隙岩层的损伤演化进行评价就显得特别重要。
本文在前人的基础上，运用损伤力学的研究方法，以谢桥矿8#煤层和6#煤层联合开采为工程背景，对8#煤层开采过程中底板裂隙岩层在裂隙水压力作用下的损伤演化进行定量描述，对采动过程中底板岩层应力分布和变形破坏规律作进一步的探索。
并在此基础上，依据谢桥矿的现场生产条件，采用所建立的损伤力学模型进行煤层底板稳定性分析。
矿井采场地压显现、应力分布与顶板活动
矿井采场地压显现、应力分布与顶板活动[摘要]本文对矿井采场矿压显现进行阐述和评价，同时阐述了采场的应力分布、采场的顶板活动等问题。
【关键词】采场地压显现；应力分布；顶板活动1、采场矿压显现及评价（1）支承压力：因应力重新分布，煤（岩）体、煤柱、充填物或冒落岩石上产生的应力增高区的压力。
通过压缩煤体，造成煤壁片帮，破坏顶、底板，给支架施加影响。
因支承压力不是均布载荷，所以，其在底板岩层内形成的应力分布非常复杂。
（2）底鼓：在矿山压力或水的影响下，底板隆起的高度。
顶底板移近量：回采工作面或巷道顶板下沉量与底板鼓起量的总和。
顶板下沉量：底鼓量可忽略不计时的顶底板的移近量。
顶板下沉速度：单位时间内顶底板移近量，用以表示顶板活动的剧烈程度。
（3）巷道围岩移动量：巷道围岩指向巷道中心的移动量；支架载荷：支架在和围岩相互作用过程中承受的载荷。
具体数值要用测力计或压力表测出。
支架所受载荷通常用每平方米控顶面积的载荷数来估量，单位MPa/m2。
（4）顶板破碎度：长壁工作面无支护暴露面积顶板冒落高度超过100mm的面积与总面积的比值。
顶板破碎度用以衡量支架对顶板的控制效果，还能说明支架上方顶板完整程底鼓量。
（5）局部冒落：回采工作面顶板出现的局部塌落；区域性切冒：坚硬顶板大面积瞬时塌落井伴有空气冲击的破坏现象。
2、采场的应力分布采场的应力分布是回采工作面在采动过程中应力的分布及其变化状况。
以走向长壁工作面为例：没有回采前只是沿倾斜方向开掘一个切眼，应力分布与普通巷道相同。
其沿走向剖面内，水平方向的巷道中心线上应力分布。
随着工作面回采推进，等于扩大了巷道的宽度，最初的应力集中系数是2-3，这时有可能增加到2-4，主要增加的是应力影响范围，其与巷宽成正比增加。
工作面继续推进，回采空间增大，要采用碎石或砂子充填的方法，避免顶板冒落，使采场保持一定控顶距，工作面成为宽度不变的巷道，只作横向移动，只是两侧围岩不同。
两侧围岩，一边是煤壁，有应力集中的是应力集中区；一边是正在压实的充填物，刚充填的部位，比原岩应力低，是自重应力区。
成庄煤矿采场应力场分析
显示随着开挖 宽度的增大 。 顶板、 底板 最大应 力以及采场边 角剪应力水平都有所增大。 最后 对计算结果进行 了总结 ， 进而对传统的采 场应 力场作
了 改进 。
关键 词 ： 场 ： 力场 ； 限 元 采 应 有 中 圈分 类 号 ： ＴＧ１５２ ＋ 文 献标 识 码 ： １． ２ ２ Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ９ ０ （０ ２ ０ — ０ ５ ０ １７ — １７ ２ １ ）９ ０ ３ － ３
的拉 应 力 ，采 空 区 中 部 的顶 板 和 底 板 受 到 垂 直 方 向 的压 应 力 ，
２传 统 采 场 应 力 分 布
等采用相似材料模拟试验方法 ， 重点研究了煤层底板的应力和
变形 随 工作 面 开 采 的 变化 规 律 ， 出煤 层 底 板 应 力 与 变 形 具 有 得 采动 差 异 效 应 和 这 种 采 动 差 异效 应 是 底 板 岩 层 破 坏 裂 隙 产 生 拉剪 复 合 破 坏 的 力 学 机 制 的结 论 。 本 文 以 成 庄 煤 矿 某 矿 井 的煤 层 地 质 条 件 为依 托 ． 据 成 庄 根 煤 矿 某工 作 面 的 实 际 情况 。 过 对 岩块 的参 数 进 行 折 减 来 模 拟 通 岩体 ， 用Ａ ＹＳ 件 对 不 同开 采 宽 度 的采 场 进 行 了 分 析 ， 运 ＮＳ 软 得 到 了 不 同开 采 宽 度 下 的 采 场 应 力分 布 情 况 ． 该 煤 矿 的 开 采 工 为
石佳 明’王成 ’郑颖 人２ ， ．
（重庆 交通 大 学 土 木 工 程 学 院 ， 庆 ４ ０ ７ ２ 勤 工 程 学院 军事 建 筑 工程 系 ， 庆 ４ ０ ４１ １ 重 ０ ０ ４；后 重 ００ ） 摘 要 ： 文 以成 庄 煤 矿 为 背 景 。 用 有 限元 法对 成 庄 煤 矿 莱 工 作 面 进 行 了数 值 模 拟 。 重讨 论 了开 挖 宽 度 对 于 采 场 周 围应 力 场 的影 响 。 算 结 果 该 采 着 计
采场底板变形破坏机理
判据变为：
( 1
2) 3②当裂隙中含有承压水时，裂隙扩展的判据为：
PW
e
1 2 K IC
a cos
其中： e ( 1 2 ) 3
式中：Pw—承压水水压； σe—等效拉应力； β—裂隙面法向与σ3方向的夹角。
二、采场底板岩层裂隙扩展的断裂力学分析
根据裂纹扩展的第1条件可以确定出底板岩层的张应变区；
一、裂隙扩展的条件与判据
1 裂隙扩展的条件
基本假设：
①岩体中有两组随机分布裂隙；
②单个裂隙的形态为便士型(即圆形且开度远小于半径)。
根据断裂力学，便士型裂纹在单向拉应力作用下的应力强
度因子为：
K
2
a
（1）
式中：a—便士型裂隙的半径。
根据断裂力学，当应力强度因子KⅠ等于材料断裂韧度KⅠC 时，则裂纹发生扩展，即：
应力作用下，沿最小主应力方向上产生张应变而引起的。
最小主应力方向产生张应变的条件为：
即有：
3
1 E
[
3
( 1
2 )]
0
3 ( 1 2 )]
（4） （5）
室内单轴压缩试验表明，对含有裂纹的试件，裂纹面与轴 向压应力方向的夹角β≤60°时才会发生裂隙扩展，否则破坏 面不沿原裂隙方向，即裂纹扩展必须满足：
结论：产生裂隙扩展的底板岩层深度为17m。
三、裂隙连通止裂方式
在三向压应力状态下，使裂隙扩展的是σ1、σ3作用下 岩石产生的横向张应变。在张应变作用下，裂隙面会张开， 从而在裂隙两侧会形成应变解除区，一旦某一裂隙扩展到另 一裂隙的应变解除区，则停止扩展。裂隙停止扩展的另一方 式是两裂隙连通。
裂隙连通止裂方式
变的单轴张应力为三轴应力状态的等效张应力，即σe ，则有：
煤矿底板破坏机理及维护技术
煤矿底板破坏机理及维护技术煤矿底板作为煤矿开采过程中的重要组成部分，承载着巨大的压力和重量。
然而，由于地质条件、采煤方法、煤层厚度等因素的不同，煤矿底板容易发生破坏，给矿井的安全生产带来严重威胁。
本文将探讨煤矿底板破坏的机理以及相关的维护技术。
煤矿底板破坏的机理主要包括地质条件、采煤方法和煤层厚度等因素。
首先，地质条件对煤矿底板的稳定性有着重要影响。
例如，地质构造的复杂性、断层的存在以及岩层的变形等都会增加底板的破坏风险。
其次，采煤方法也是导致底板破坏的重要因素。
传统的采煤方法如切顶法和长壁工作面采煤法，由于煤矿底板的连续开采，容易引起底板的下沉和破坏。
此外，煤层厚度对底板的稳定性也有着直接影响。
煤层厚度较大时，底板的承载能力会减弱，容易发生破坏。
为了维护煤矿底板的稳定性，矿山工程师们采取了一系列的维护技术。
首先，加强地质勘探和预测工作，对煤矿底板的地质情况进行详细的调查和分析，为采煤工作提供科学依据。
其次，优化采煤方法，采用适当的采煤工艺和设备，减少对底板的破坏。
例如，采用短壁工作面采煤法和液压支架等技术，可以有效减少底板的下沉和破坏。
此外，加强支护工作也是维护煤矿底板稳定性的重要手段。
通过合理选择支护材料和支护方式，提高底板的承载能力，减少破坏的发生。
最后，定期进行底板检测和维护工作，及时发现和修复底板的问题，确保矿井的安全运营。
除了上述的维护技术，矿山工程师们还在不断探索新的方法和技术来提高煤矿底板的稳定性。
例如，采用岩体控制理论和数值模拟技术，对煤矿底板的稳定性进行预测和分析，为采煤工作提供科学依据。
此外，利用新型材料和装备，如高强度锚杆和预应力锚索等，增强底板的承载能力，提高矿井的安全性。
综上所述，煤矿底板的破坏机理与地质条件、采煤方法和煤层厚度等因素密切相关。
为了维护煤矿底板的稳定性，矿山工程师们采取了一系列的维护技术，如加强地质勘探、优化采煤方法、加强支护工作和定期检测维护等。
此外，还不断探索新的方法和技术，提高煤矿底板的稳定性。
煤矿底板破坏机理及维护技术
煤矿底板破坏机理及维护技术引言：煤矿是我国重要的能源产业，然而，煤矿底板的破坏问题一直困扰着矿山工作者。
本文将探讨煤矿底板破坏的机理，并介绍一些常用的维护技术，以期提高矿山的安全性和生产效率。
一、煤矿底板破坏机理煤矿底板破坏是指煤矿开采过程中，底板出现断裂、塌陷等现象。
其主要机理包括以下几个方面：1. 岩层地质条件：煤矿底板的破坏与岩层地质条件密切相关。
当岩层中存在节理、裂隙、软弱带等不稳定因素时，煤矿底板易受到破坏。
2. 煤矿开采方式：煤矿开采过程中，采用不同的开采方式会对底板破坏产生不同的影响。
例如，采用长壁工作面开采方式时，由于煤层连续开采，会导致底板的应力集中，增加破坏的风险。
3. 底板支护不力：底板支护是防止底板破坏的重要手段。
如果底板支护不力，无法承受来自上方压力的作用，就会导致底板破坏。
二、煤矿底板维护技术为了保证煤矿的安全和高效开采，矿山工作者采用了多种底板维护技术。
以下是一些常用的技术：1. 底板预处理：在进行开采前，对底板进行预处理是一种有效的底板维护技术。
预处理包括底板加固、注浆、锚杆支护等措施，可以提高底板的稳定性。
2. 底板支护：底板支护是保证底板稳定的重要手段。
常用的底板支护方式包括木方支护、钢梁支护、锚杆支护等。
选择合适的支护方式，根据底板的实际情况进行支护施工，可以有效防止底板破坏。
3. 底板监测：底板监测是及时发现底板破坏迹象的重要手段。
通过安装底板监测仪器，可以对底板的位移、应力等参数进行实时监测，并及时采取相应的措施进行维护。
4. 底板加固：对于已经破坏的底板，需要进行加固修复。
常用的底板加固方法包括注浆加固、钢筋混凝土加固、钢板加固等。
根据底板破坏的程度和具体情况，选择合适的加固方法进行修复。
结论：煤矿底板破坏是矿山安全生产的重要问题，对矿山工作者和矿山经营者来说，保障矿山的安全和高效开采至关重要。
通过了解煤矿底板破坏的机理，并采取相应的维护技术，可以有效预防和修复底板破坏，提高矿山的安全性和生产效率。
断层影响下底板应力分布和破坏分析
断层影响下底板应力分布和破坏分析石油工业是一个自给自足的部门，它的安全性和可靠性是其发展的核心问题。
底板应力是影响石油井构造强度的主要因素之一，由于受到水平裂缝、泥岩破碎性、深层强度以及各种人为因素的影响，测定底板应力场具有重要的实际意义。
应力集中会对地层造成过度负荷，石油井的安全性直接受到下层应力的影响，而该影响则又决定了井的效率和安全性，因此，研究其变化规律水平有重要意义。
首先，我们需要评估井的壁身结构的孔隙结构、渗透率和岩性，以及井底部分的厚度和泥岩破坏等特征，从而确定井的底板应力情况。
对于测定底板应力分布及破坏特性，利用勘探钻机压力传感器进行测量，以确定井斜运动位置及应力分布情况，并且采用诸如UF （ufs）、测井（logging）等检测手段可以收集更多的数据，从而予以深入分析。
根据获取的数据，可以采用钻井实验数据和形态分析的方法对底板破坏进行研究，这一过程由一组井构造和表面应力数据组成，该组数据可以用来描述井构造的形态，从而可以建立模型，以计算底板应力分布和应力集中点，定义破坏规律。
此外，研究下层应力对井身破坏的影响，还可以采用实验模拟，例如使用有限元法封装模型，仿真不同的应力分布和应力感应参数，分析不同条件下的地层响应，为了了解底板应力对井身破坏的影响及破坏过程的转换，从而为提高井的安全性提供有效的参考。
总之，研究底板应力场分布和破坏规律，对于石油开采过程中的安全性和可靠性有着极其重要的作用和意义。
可以利用实验数据和专业技术仿真，建立底板应力模型，通过检测手段结合数学计算，分析和研究不同测井或研究和分析底板应力分布，大大提高了石油开采安全性，从而有效提高了开采效率，为石油行业的可持续发展提供了可靠的技术保证。
神东保德矿地应力特征及其对底板采动破坏控制机理研究
神东保德矿地应力特征及其对底板采动破坏控制机理研究摘要：神东保德矿地是全国重点煤田之一，底板采动破坏一直是该煤田开采中的难题。
本文通过对煤层及其围岩力学特性进行室内力学试验及现场应力测试，分析了该煤田底板应力分布规律及其演化过程。
进一步，结合底板采动破坏现象和采动力学特征，提出了采动对底板破坏控制机理，即底板应力波动与采动长度之间的关系及底板破裂特征变化趋势，并探究了采动参数对底板采动破坏的影响规律。
研究结果表明，在底板采动过程中，应采取适当的工艺措施，合理调整采动参数，以降低底板采动破坏的风险。
关键词：保德矿区；底板采动破坏；应力特征；机理研究；控制1. 引言神东保德矿地是中国东北地区重要的煤田之一，其煤层埋深较深，矿井地质条件复杂，因此其底板采动破坏问题一直是该煤田开采中的难题。
底板采动破坏对矿井生产安全和经济效益等方面都有很大的影响，因此对其机理研究具有重要意义。
本文将对神东保德矿地底板应力特征及其对采动破坏控制机理进行研究分析，为煤矿开发提供一定的理论依据和技术支撑。
2. 理论分析2.1 底板应力特征分析底板应力是底板采动破坏过程中的关键因素之一，其分布规律及演化过程对采动破坏控制具有重要作用。
通过对煤层及其围岩力学特性进行室内力学试验，结合现场应力测试，本文得出以下结论：(1) 相对于煤层，岩层应力分布受地质构造及孔隙度等因素影响较大；(2) 底板应力随着采动长度增加呈现先减小后增大的趋势，且波动较大；(3) 底板应力分布具有不均匀性，局部应力较大。
2.2 采动对底板破坏控制机理分析底板采动破坏具有诸多影响因素和特性，通过对现场采动过程中的数据分析及相关文献研究，本文提出了采动对底板破坏控制机理：(1) 底板应力波动与采动长度之间存在密切联系；(2) 采动过程中底板破裂特征会发生变化；(3) 底板采动破坏与采动参数相关，影响因素包括采高、支护方式及支护材料等。
3. 应用研究基于以上理论分析，本文提出了针对底板采动破坏控制的具体应用研究措施：(1) 采取措施降低底板应力波动幅度，包括合理调整采动参数、加强支架和液压支护等；(2) 加强采动现场监测和实时预警，提高生产安全水平；(3) 基于采动对底板破坏控制机理，优化采动工艺，降低底板采动破坏的风险。
矿山深部结构损伤与灾变机理研究
矿山深部结构损伤与灾变机理研究是矿山工程领域的重要课题，对于保障矿山生产安全具有重要意义。
矿山作为重要的资源开发领域，一直以来都受到人们的关注和重视。
然而，在长期的开采过程中，矿山深部结构容易发生损伤与灾变，给矿山生产和人员安全带来了巨大挑战。
矿山深部结构损伤与灾变的机理研究一直是矿山工程领域重要的研究内容之一。
矿山深部结构的损伤和灾变是由多种因素共同作用引起的。
首先，开采过程中地下岩石受到破坏和变形，形成岩层应力分布的不均匀。
其次，地表工程活动也会对地下结构产生作用，使得地下岩石产生位移和应力变化。
另外，地下水、地表水等因素也会对矿山深部结构产生影响。
在矿山深部结构损伤与灾变机理研究中，需要综合考虑多种因素的作用和相互关系。
首先，要对地下岩石的物理力学性质进行深入研究，探讨岩石的力学参数、变形特性和破坏规律。
其次，要结合地表工程活动的影响，分析地下结构的变形机制和应力分布规律。
此外，还需要考虑地下水、地表水等因素对矿山深部结构的影响，探讨水文地质条件对地下结构的稳定性的影响。
为了更好地研究矿山深部结构损伤与灾变的机理，需要开展大量的实地调查和实验研究。
通过现场观测和监测，可以获取地下结构的变形数据和应力数据，为研究矿山深部结构的变形机理提供依据。
同时，还可以通过模型试验和数值模拟，探讨地下结构受力变形的规律和变化趋势，为预测矿山深部结构的损伤和灾变提供依据。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，矿山深部结构损伤与灾变的机理研究是一项复杂而又重要的工作。
只有深入研究研究地下岩石的物理力学性质、地表工程活动的影响和水文地质条件的作用，才能更好地预防和控制矿山深部结构的损伤与灾变，保障矿山生产的安全和稳定。
浅析近距离煤层采动后底板应力分布规律
从 巷道的设计 和施工 到施工 后 的喷层 养护 ， 要 都
１０ １
童撼晨 纠妓
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２１年第１ ０１ 期
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Ｉ ～一松驰 区； ｎ一一塑性 区；Ｉ一一应力升 高的弹性 区 １ １
（） ２ 在底 板 岩层不 同深 度水 平截 面上 ， 与煤 柱 之 间的垂直距离越小 ， 应力分布的范围越小 ， 影响程度越 大； 反之 ， 与煤柱 之间 的垂 直距离 越大 ， 力分 布 的范 应 围越大 ， 而影 响程度越小。 （） ３ 煤柱载荷在下方底 板岩层 同一 水平截 面处 的 应力集 中系数 ， 随煤柱宽度的增 大而增 大 ； 煤柱宽度 且
Ａ
煤层采 动引起 回采空 间周 围岩层应 力重新 分布 ， 不仅在 回采空间周 围的煤 体上造成 应力集 中， 而且 该 应力将 向底板 岩层 深部 传递 。煤层 开 采后 残 留 的煤
柱 ， 般 处 于两 侧 采 空 状 态 ， 柱 长 期 承 受 支 承 压 力 的 一 煤
作面后 方煤 柱在采空 区边缘 附近会 出现 塑性 区 ， 引 并 起应力 向围岩内部转移 和围岩 的塑性 变形 ， 主要有 三 种情 况 】一侧采空煤体、 ： 两侧采 空宽度 较大 的煤柱和 两侧采空宽度较小的煤柱 （ 如图 １ 所示 ｙ一岩石容 重 ，
松弛 区的围岩承受低 于原 始应力 的荷 载 ， 也称 故 卸载区或应 力降低 区。塑性 区 （ 靠近 煤体 深 部 ） 承受 着高于原始应力 的荷载。它与应力升 高 的弹性 区合在
采场底板变形破坏探测原理与方法资料讲解
§1 采场底板变形破坏探测原理与方法
探测方法划分三类： ①水文地质法：钻孔注(放)水法 ②岩石力学法：钻孔岩移观测法 应力测量法 ③物探法：钻孔声波法 钻孔成像法
一、钻孔注（放）水观测法
1 观测原理 工作面开采前，向采场底板岩层中钻一定深度的钻孔。 在推进过程中测试钻孔推过前后，注(放)水量的变化。 钻孔注(放)水量变化反映了底板岩层渗透性或裂隙状况的
变化，由钻孔注(放)水量变化即可判断底板岩层的破坏状况。 一般，钻孔注(放)水量经历3个阶段： ①工作面推进到距注水观测钻孔一定距离(30-40m)时，钻
孔处的岩层承受超前支承压力作用而压缩，岩层中的原生裂隙 逐渐闭合，岩层渗透性降低，钻孔注(放)水量会减少；
2 观测方法 分2种：①多孔孔底单段观测法；②单孔全长分段观测法。 ①多孔孔底单段观测法 在采场底板中布置一组多个钻孔，各钻孔终孔于垂向不同
映了岩层的变形信息，不能直接用于判断底板岩层的破坏深 度，但可通过底板位移反分析，得到底板岩层的力学参数。
三、应力测量法
初始地应力测量，主要有：①水压致裂法； ②应力解除法； ③应力恢复法。
附加地应力测量，如采场超前支承压力，采用油压枕 或钢弦式压力盒。
四、钻孔声波法
原理：声波仪的发射探头发出高频的声波或超声波，声 波作为一种机械振动波通过岩体传播，经过一段时间后再由 接收探头接收。
测1次，变化小时可3-5天观测1次。
二、钻孔岩移观测法
l 观测原理 底板应力：超前支承压力区—卸压区—应力恢复区 变形：压缩区—膨胀区—再压缩区。 钻孔岩移观测法，就是在钻孔内不同深度固定测点，用
钢丝一端连接孔内测点，另一端引出钻孔孔口。在开采过程 中当测点处的岩层发生移动时，在孔口通过测量仪器测出该 点岩层与孔口处岩层的相对位移值，就表示测点处的岩层移 动变形值。
采空区 应力
采空区应力采空区是指煤矿开采完成后底板上的煤炭完全取出，形成的空白区域。
在这个区域内，存在着一系列的应力现象。
本文将从采空区引发的应力的产生原因、应力的种类以及对周边环境的影响等方面进行探讨，并提供一些建议以减轻这些应力产生的不利影响。
首先，采空区引发的应力主要是由以下几个原因造成的。
首先是采矿过程中的巨大压力，它会使煤层失去支撑和稳定性，导致采空区的形成。
其次，煤与岩石的膨胀系数不同，当采矿导致煤层失去支撑后，周围的岩石会因为煤的减少而产生弹性回复，这种回复会引发应力的重新分布。
此外，采空区还存在着煤与岩石之间的蠕变现象，也是应力产生的一个重要原因。
通过对采空区中应力的观察，可以区分出三类应力：远场应力、近场应力和残余应力。
远场应力主要由地表沉降、地下水位变化等外界因素引起；近场应力则是指采空区表面的岩石自重引起的应力；残余应力则是指采空区内岩石质量的减少所形成的应力。
这些应力相互作用，使得采空区成为一个应力集聚区，可能给周边环境带来一系列的不利影响。
采空区的应力对周边环境有着重要的影响。
首先是地表沉降，应力的重新分布会使得地表下沉。
这不仅会导致地表建筑物的损坏，还会对地下管道、公路、铁路等基础设施造成影响。
其次是地下水位的变化，采空区的存在会改变地下水的流动路线，可能降低地下水位或引发地下水位异常上升，给地下水的利用和污染防治带来困难。
此外，应力的集聚还会引发地震、岩爆等地质灾害，对安全生产和人民生命财产造成威胁。
为了减轻采空区引发的应力对周边环境的不利影响，可以采取以下措施。
首先是进行科学的采矿规划，合理安排采煤顺序、煤柱宽度等参数，减少采空区的形成，从根本上减少应力的产生。
其次是进行有效的支护工程，增强采空区周边围岩的稳定性，避免应力的集聚和传递。
此外，还可以进行地下水补给或者抽取工程，保持地下水位的稳定，减少地下水位变化带来的不利影响。
综上所述，采空区引发的应力是由采矿过程中的压力、岩石蠕变等多种因素综合作用导致的。
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9 60
35 3
6 70
1 00
1 20
0 60
10 0
0 50
层厚 /m
72 26 30 12 58 65 29 10 0 30
后方采空区一定范围内煤层底板内出现了应力释放, 呈现卸载状态。
运用工程中常用的莫尔 - 库仑准则, 底板内某点 的最大剪应力 [ 9- 10] 为
max =
2 xy
+
(
x2
y )2
( 6)
底板任意点的破坏判据为
x + y tan + c 2
tan2 + 1
m ax
( 7)
2 数值模拟
2 1 计算模型的建立 孙疃 1028工作面煤层埋深 400 m, 倾角 17 , 采
0
kH
-b
1+
b
x (y [ x2 + (y -
)
2
)
2
]
2
d
+
a
H
0
k+
( 1- k) a
x (y[ x2 + ( y -
)
2
)
2
]
2
d
( 4)
xy = - 2
0
kH
-b
1+ b
x2 ( y [ x2 + ( y -
) )
2
]
2
d
+
a
H
0
k+
( 1+ k) a
x2 (y [ x2 + ( y -
) )
状态的煤岩体对底板应力的重新分布没有影响, 则工 作面前方支承压力可看成煤壁至应力峰值的三角形 带状载荷与应力峰值前方的梯形带状荷载, 工作面前 方底板任一点的应力则看成这两个带状载荷在半无 限弹性体下的传递 [ 7- 8] 。力学模型如图 1所示。
取煤壁前方集中应力最大值处为坐标原点, 为了 求得底板任意一点 M ( x, y ) 的应力, 设集中应力最大 值为 FM = kH , H 为原岩应力, k 为应力集中系数, 集中应力峰值的前后方荷载均为连续线性, 在 AB 上 距坐标原点 处, 其上所受的荷载 q ( ) 见式 ( 1) , 其 中: a 为集中应力峰值处至超前支承压力边界 A 的距
第 11期
孟祥瑞等: 采场底板应力分布及破坏机理
1 83 3
图 1 底板应力分布计算 F ig 1 C alcu lation of floor stress d istr ibution
离; b为煤壁至集中应力峰值处距离。
kH 1 +
q( ) =
b
H
1- k a
+k
[ - b, 0) ( 1)
[ 0, a]
2
]
2
d
பைடு நூலகம்
( 5)
以 x /H 和 y /H 为纵坐标, 以 y 为横坐标, 根
据式 ( 3) 和式 ( 4) 绘制 x /H 与 y、 y /H 与 y 的关
系曲线 ( a = 40 m, b = 10 m, k = 2 4, x = 5 m ) , 如图 2
所示。
从图 2可知: 距工作面 10 m 处的采空区, 煤层底
收稿日期: 2010- 07- 01 责任编辑: 柴海涛 基金项目: 国家自然科学基金项目 ( 51074003, 51074005) ; 高等学校博士学 科点专项科 研基金项 目新教师 类 ( 200803610001 ); 高等学校 博士
学科点专项科研基金项目 ( 20093415120001 ); 安徽省优秀青年科技基金资助项目 ( 10040606Y 31 ) 作者简介: 孟祥瑞 ( 1965 ) , 男, 吉林洮南人, 教授, 博士生导师。 E - m ai:l xrm eng@ aust edu cn
第 35卷第 11期 2010年 11月
煤 炭学报 JOURNAL OF CH INA COAL SOC IETY
文章编号: 0253- 9993( 2010) 11- 1832- 05
采场底板应力分布及破坏机理
V o.l 35 N o. 11 N ov. 2010
孟祥瑞, 徐铖辉, 高召宁, 王向前
( 2)
d xy = - 2qd
x2 (y [ x2 + ( y -
) )2 ] 2
整个分布荷载对底板任一点 M ( x, y ) 所产生的 应力为
x =- 2
0
kH
-b
1+
b
x3 [ x2 + (y -
)2]2d +
a
H
0
k+
( 1- k) a
x3 [ x2 + ( y -
)2]2d
( 3)
y =- 2
Abstract: According to abutm ent pressure d istribut ion in fron t o f the work ing face, an elast ic m echan ica lm ode l calcu lated to any po int stress o f floor w as established. T he floor rock m ass dam age criterion w as g iven comb ined w ithM ohr Cou lomb. In term o f geological condition in the Suntuan 1028 face, theory ana lysis and FLAC3D num erica l sim ulat ion show that floor fa ilure zone affected by m ining is betw een 0 to - 17 m under coa l seam, w here vert ical crack and hori zonta l crack are both fully deve loped, and the zone o f - 17~ - 33 m under coal seam is slightly affected by m ining. V erified by se ism ic and resistiv ity test on site, the theoretical analysis and num erical calcu lation m ethods are correct and feasible. K ey w ord s: floo r dam age m echanism; stress distribution; se ism ic; resistiv ity
18 34
煤 炭学报
2010年第 35卷
岩石名称
顶板
细砂岩 砂泥岩
煤
砂质泥岩
粉砂岩
底板
中砂岩
粉砂岩
细砂岩
采空区矸石
表 1 数值计算中部分岩层物理力学参 数 Tab le 1 M echan ical p aram eters of som e rock s for num er ical calculation
高 3 m, 工作面长度 180 m。数值计算模型 14层, 顶 板 5层, 底板 9层, 模型走向长 360 m, 倾向宽 360 m, 网格数 61 488个, 节点数 67 146个。工作面方向为 y 轴, 推进方向为 x 轴, 铅直方向为 z 轴。
模型 的 4 个侧面施加法向约束; 顶部为自由边 界, 根据地表至顶部距离施加相应的荷载, 模型底部 边界施加垂直约束。顶底板部分岩层岩性及物理力 学参数见表 1。 2 2 模拟结果分析
图 3 底板 5 m 垂直应力分布 F ig 3 V ertical stress distribution of 5 m bo ttom depth
图 4 底板不同深度垂直应力走向 变化趋势 F ig 4 The change trend o f vertical stress o f d ifferen t bottom depths
板水平应力几乎为 0, 而垂直应力降 为 0 32H 。到 工作面前方 4 2 m 处, 底板水平应力为 H , 而垂直应
力为 0 9H , 可以看出, 在工作面煤壁前方到工作面
图 2 x /H 、 y /H 与 y 的关系 F ig 2 T he re lationship between x /H and y, y /H and y
图 5 不同位置垂直应力深度方向 变化趋势 F ig 5 The chang e trends o f vertica l stress w ith
depth a t different po sitions
图 6 工作面倾斜剖面塑性区分布 F ig 6 P lastic zone d istribution o f face tilt pro file
密度 / ( kg m- 3 ) 体积模量 /GPa 剪切模量 /G Pa 内聚力 /M Pa 摩擦角 / ( ) 抗拉强度 /M Pa
2 710 2 619
15 80
20 20
5 60
31 5
6 70
8 10