摘要
运用FLAC~(3D),建立了陕北韩家湾煤矿砂土地貌近水平煤层开采沉陷数值模型,分析了多煤层重复开采条件下围岩移动变形与应力应变场演化特征,对覆岩体应力支撑拱形结构的演化机理进行了剖析,并采用三铰拱结构模型计算出在水平与垂向变动荷载条件下的合理拱轴线方程,利用Matlab解出拱顶均布荷载下的拱曲线形态,可为开采沉陷应力支撑层结构分析与高度计算提供一定的依据。研究表明,DP4屈服准则能较为准确地模拟砂土盖层的塑性流动特性,显示砂土盖层基本不能传递应力,可以传递几何形变但缓冲作用明显。
Using FLAC~(3 D) establishing a numerical model for mining subsidence of coal seams in Hanjiawan coal mine in northern Shaanxi, analyzing the evolution characteristics of surrounding rock movement deformation and stress strain field under the condition of repeated mining, the evolution mechanism of overburden arch structure is deeply analyzed. A three-hinged arch structure model is used to calculate the rational arch axis equation in horizontal and vertical variable loads, and using Matlab to solve the arch shape under uniform load, the results can provide some basis for the analysis and high calculation of subsidence stress support layer. The calculation shows that DP4 yield criterion can accurately simulate the plastic flow characteristics of sand cover, the results show that the sand soil cover can hardly transfer stress, and it can transmit geometrical deformation but the cushioning effect is obvious.
引文
[1] 石平五.急斜煤层老顶破断运动的复杂性[J].矿山压力与顶板管理,1999(3):26-28.
[2] 伍永平,解盘石,任世广.大倾角煤层开采围岩空间非对称结构特征分析[J].煤炭学报,2010,25(2):182-184.
[3] 王红伟,伍永平,解盘石.大倾角煤层开采覆岩应力场形成及演化特征[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2013,(32)8:1022-1026.
[4] 伍永平,解盘石,任世广.大倾角煤层开采围岩空间非对称结构特征分析[J].煤炭学报,2010,25(2):182-184.
[5] 伍永平,解盘石,王红伟,等.大倾角煤层开采覆岩空间倾斜砌体结构[J].煤炭学报,2010,35(8):1252-1256.
[6] 解盘石,伍永平,王红伟,等.大倾角煤层长壁开采覆岩空间活动规律研究[J].煤炭科学技术,2012,40(9):1-5.
[7] 伍永平.大倾角煤层开采“R-S-F”系统动力学控制基础研究[M].西安:陕西科学出版社,2006.
[8] 宋焱勋,彭建兵,王治军,等.毛乌素沙漠风积砂力学特性室内试验研究[J].工程地质学报,2010,18(6):894-899.
[9] 李驰,于浩.固化风沙土强度特性及固化机制试验研究[J].岩土力学,2009,30(2):48-53.
[10] 周勇,王涛,吕庆,等.基于FLAC3D岩石应变软化模型的研究[J].长江科学院院报,2012,29(5):55-56.
[11] 熊欢,肖盛燮.基于Drucker-Prager系列准则的边坡安全系数计算方法[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2010,29(4):582-586.
[12] 杨雪强,凌平平,向胜华.基于系列Drucker-Prager破坏准则评述土坡的稳定性[J].岩土力学,2009,30(4):582-586.
[13] 曹文贵,赵明华,刘成学.基于统计损伤理论的德鲁克-普拉格岩石强度准则的修正[J].水利学报,2004(9):18-23.
[14] 王昆,赵光明,孟祥瑞.基于MC准则的DP系列准则的巷道围岩塑性分析[J].煤矿安全,2013(9):67-70.
[15] 张鲁渝,郑颖人,赵尚毅,等.有限元强度折减系数法计算土坡稳定安全系数的精度研究[J].水利学报,2003(1):21-27.
[16] 陈鹏,徐博侯.基于?取值区间的D-P系列准则与M-C准则匹配方法[J].力学季刊,2012,33(2):269-274.
[17] 何国清,杨伦,等.矿山开采沉陷学[M].徐州:中国矿业大学出版社,1994.
[18] 伍永平,王红伟,解盘石.大倾角煤层长壁开采围岩宏观应力拱壳分析[J].煤炭学报,2012,37(4):559-564.
[19] 罗生虎,伍永平,刘孔智,等.大倾角煤层长臂开采空间应力拱壳形态研究[J].煤炭学报,2016,41(12):2993-2998.
[20] 杜峰,白海波.厚松散层薄基岩综放开采覆岩破断机理研究[J].煤炭学报,2012,37(7):1105-1110.
[21] 展国伟,夏玉成,杜荣军.Hoek-Brown强度准则在FLAD3D数值模拟中的应用[J].采矿与安全工程学报,2007,24(3):366-369.