采场等效孔模型及主应力旋转规律

• Published in: 煤炭学报 Vol. 48; no. 10; pp. 3646 - 3658
• Main Authors: 刘洪涛, 陈子晗, 郭晓菲, 韩子俊, 刘勤裕, 韩洲, 张红凯
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083 01.10.2023
• Subjects: 主应力方向旋转; 等效孔模型; mining impact; stope equivalent hole model; 巷道; principal stress direction rotation; roadway; 采动影响; butterfly plastic zone; 蝶形塑性区
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2022.1594

TD323; 针对采场侧方巷道非对称破坏现象严重、巷道周边主应力旋转规律不明确的问题,基于主应力方向旋转下的非等压圆孔塑性区边界方程和蝶形破坏理论,阐述了巷道周围主应力旋转与巷道非对称破坏之间的联系.建立采场等效孔的理论模型,研究了不同初始侧压系数下采场侧方主应力方向旋转的演化规律,以神东布尔台矿22205工作面为工程背景,通过理论分析与数值模拟,沿推进方向对采场的不同位置进行等效孔拟合,验证了采场等效孔模型的可靠性,为采场侧方主应力旋转角度的确定提供了一种新思路.研究结果表明:①当巷道处于蝶形风险区时,其周围主应力方向的旋转会引起蝶形塑性区的旋转,对巷道稳定性造成影响.提供了采场等效孔的理论模型可用于计算采场侧方主应力的旋转角度,数值模拟结果与理论计算吻合度较高.②采场前后一定范围内的侧方煤体中主应力方向会发生旋转,主应力的旋转角度由采场未开挖时周围的初始地应力与采场等效孔半径决定.当初始侧压系数大于1时,最大主应力由垂直方向逐渐旋转为水平方向,可以用主应力旋转45.隐性方程对采场侧方旋转45.的位置进行判定;当初始侧压系数小于1时,最大主应力由垂直方向先向水平方向旋转一定角度,随后会回转至垂直方向.采场等效孔半径表征采场的影响范围,半径越大则采场的影响范围越大.