采空区冒落矸石承压变形特征及侧向压力分布规律研究
王海龙1
王琦2
赵振华3
冯泉霖3
1.临沂大学土木工程与建筑学院,山东临沂 276000;中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083;山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队,山东济南 250014;山东省地矿工程勘察院,山东济南 2500142.中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 1000833.山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队,山东济南 250014;山东省地矿工程勘察院,山东济南 250014
摘要：在覆岩载荷作用下,采空区冒落矸石会产生施加于巷旁支护体或煤柱上的侧向压力,在时间效应影响下,侧向压力可能引发巷旁支护体或煤柱失稳,进而诱发地表塌陷.为研究采空区冒落矸石承压变形特征及侧向压力分布规律,研制了可测量侧向压力的组合式冒落矸石承压变形试验装置.以满足均匀粒径分布的 5-30 mm的冒落矸石为例,通过设置相同加载总时长(16 h)、相同目标载荷(10 MPa)、不同数量加载水平(水平 1、2、4),研究冒落矸石承压变形特征、侧向压力分布规律及试验前后粒径变化情况.结果表明:随载荷增加,冒落矸石变形逐渐增大,残余碎胀系数和空隙率逐渐减小,加载较恒载阶段尤为明显;恒载初期,轴向应变增长较快,而后逐渐变缓并趋于平稳,若不发生应变突增,时间-应变呈现对数关系;目标载荷相同,加载总时长一致,随加载水平数量增加,恒载阶段产生的总应变显著增加,分别为 3.02％、9.07％和 17.72％,表明随加载水平数量增加,虽然载荷对冒落矸石输入的总能量减少,但却对冒落矸石的滑移填充和结构调整起到了明显的促进作用;冒落矸石侧压力系数随着载荷增加明显变大;冒落矸石体展现出较强的载荷传递折减效应,自冒落矸石体顶界面垂直向下呈现递减变化;承压变形过程中,粒径为 5～10 mm的冒落矸石含量处于动态平衡状态,为稳定粒径.
关键词：冒落矸石承压变形侧向压力载荷传递折减粒径
分类号：TD327(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52074164)山东省自然科学基金资助项目(ZR2020JQ23)山东省高等学校青创团队计划资助项目(2022KJ112)
论文发表日期：2023-06-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 20-29 )
英文信息