结构瞬变激励下采场煤岩静态力学响应的阶变机理
罗生虎1
田程阳2
闫壮壮2
伍永平2
解盘石2
韩刚3
王同4
孙明明3
王红伟2
高喜才2
郎丁2
1.西安科技大学理学院,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重点实验室,陕西西安 7100542.西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安 710054;西安科技大学能源与矿业工程学院,陕西西安 7100543.中煤能源研究院有限责任公司,陕西西安 7100544.安徽理工大学矿业工程学院,安徽淮南 232001
摘要：揭示采场煤岩力学响应的发生机理是煤岩灾害防治的理论基础.采用现场实测、模拟试验和理论分析相结合的研究方法,通过构建结构瞬变前、后2个稳态时的静力学模型,系统研究了采场煤岩静态力学响应阶变的发生机理.结果显示:采场煤岩的力学响应与覆岩空间结构的瞬变特征密切相关.初次来压时,覆岩空间结构的瞬变具有对称性,造成其诱发的力学响应亦具有对称性;周期来压时,结构瞬变区域主要集中于工作面侧,造成其诱发的力学响应亦集中于工作面侧煤岩中;结构瞬变诱发的覆岩载荷传递路径的瞬变会对采场空间不同区域的煤岩形成不同的瞬时加卸载,导致不同区域煤岩的力学响应存在显著差异.其中,下位坚硬岩层的瞬时破断会在上位坚硬岩层的下表面形成瞬时卸载,使其瞬时下沉.与此同时,下位坚硬岩层破裂面内力的瞬时卸载,以及结构瞬变区域支撑载荷向采空区外侧转移形成的瞬时加载,会使下位坚硬岩层邻近采空区侧的部分区域瞬时回弹,而深部围岩中的部分区域瞬时下沉;受此影响,下位坚硬岩层上表面的承载量瞬时增大,支承压力峰值骤增、峰值位置向采空区侧跃迁.同时,受下位坚硬岩层的破断卸荷和下沉-回弹影响,煤体上的承载量瞬时减小,支承压力峰值骤减、峰值位置向煤体深部跃迁.随着结构瞬变区域转移载荷量的增大,下位坚硬岩层的回弹量减少,而煤体的承载量增大;随着转移载荷作用范围的增大,下位坚硬岩层的回弹量增大,煤岩受载的阶变量减小而阶变范围增大.
关键词：覆岩空间结构结构瞬变力学响应阶变机理动力灾害载荷传递坚硬岩层
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52274139)国家自然科学基金(51974227)陕西省杰出青年科学基金资助项目(2023-JC-JQ-42)
论文发表日期：2025-11-30
在线出版日期：2025-12-19（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 5054-5067 )
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