结构瞬变激励下采场煤岩的力学响应

• Published in: 煤炭学报 Vol. 48; no. 12; pp. 4406 - 4416
• Main Authors: 罗生虎, 王同, 伍永平, 高喜才, 解盘石, 王红伟, 郎丁, 田程阳, 闫壮壮, 韩昊强, 尹建辉
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西安科技大学理学院,陕西西安 710054 01.12.2023; 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部实验室,陕西西安 710054%西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部实验室,陕西西安 710054; 西安科技大学能源学院,陕西西安 710054%陕西煤业化工技术研究院有限责任公司,陕西西安 710065
• Subjects: 瞬变; 煤岩动力灾害; 动态力学响应; transient; dynamic disaster; 静态力学响应; spatial structure of overlying strata; 覆岩空间结构; dynamic response; static response
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2023.0916

TD324; 煤岩动力灾害是深部矿井开采面临的主要灾害之一,揭示采场煤岩动力学响应的发生机理,是解决采场煤岩动力灾害的理论基础.采用理论分析、模拟实验和现场实测相结合的方法,研究覆岩空间结构瞬变激励作用下采场煤岩的动、静力学响应.结果显示:工作面形成后,覆岩发生变形破坏,破裂面以外、采动影响范围以内不同岩层组成的覆岩空间结构,是其影响范围内的采场煤岩产生不同力学响应的内因.回采过程中,坚硬岩层的破断等子系统的瞬时失稳,会造成覆岩空间结构大系统的瞬变,进而导致其影响范围内采场煤岩动态力学响应的发生和静态力学响应的阶变.在采场煤岩的动力学响应过程中,其动载是由震源区的震动和覆岩空间结构的瞬变共同引起的,其耗散的能量由震源区释放的应变能和覆岩空间结构释放的重力势能两部分构成;并且,采场煤岩的动力学响应具有区域性,远离瞬变区域的动力学响应不明显.受覆岩空间结构瞬变影响,瞬变前、后的平衡态时,其影响范围内采场煤岩的静态力学响应存在明显差异,工作面前方煤体上的支承压力峰值点前移,峰值减小,形成正、负阶变区.基于动静法,建立了一种覆岩空间结构瞬变过程中采场煤岩动-静载荷叠加的定量计算方法,最大动载量约为静态应力阶变量的2倍,工作面前方煤体上瞬时最大支承压力的峰值位置位于初始静载峰值的前方.