浅埋煤层长壁工作面围岩动态结构及应力特征分析 论文

地下煤层开采后的覆岩结构是覆岩破断和运移的结果，实质是煤层开采后围岩应力重新分布的表现。以浅埋深长壁工作面围岩应力结构为研究对象，利用数值模拟和理论分析方法，从煤层开采后围岩应力场分布规律入手，研究了围岩应力结构的形成与失稳过程，分析了覆岩受力情况。结果表明：浅埋工作面开采后的采场围岩中形成类椭球体的高应力区域，该应力承载结构随着工作面开采在沿工作面倾向、走向及垂直高度上不断发展变化，直至基岩层全部断裂后失稳破坏；初次失稳破坏后，该空间应力承载结构的后方支撑点会迁移至采空区压实矸石上，继续对工作面回采空间提供围岩应力的承载，其形成与失稳是受工作面回采影响的动态演化过程。基于此建立该空间应力结构沿工作面走向的承压拱力学模型，推导出其在覆岩中的形态参数方程和极限状态下的高度及跨距。根据极限承压拱迹线为各岩层弯矩为零的连接线，得到了承压拱迹线上任一位置处的力学状态。结合浅埋深煤层开采后基本顶及其基岩层周期性断裂特征的实践，认为承压拱结构的发展变化规律符合“悬臂梁-铰接岩梁”结构失稳特点，所得结论为浅埋深工作面顶板结构形式及其稳定性研究提供参考。