变面长采场顶板围岩塑性区的渐变扩展效应

摘要

为了研究变面长采场顶板围岩塑性区的形成过程、发展趋势和破坏形态,运用弹塑性力学的极限平衡理论,建立了变面长采场顶板围岩塑性区分布的力学模型,推导出围岩塑性区半径、切向应力与径向应力的力学解析式,结合数值模拟软件研究了变面长采场顶板围岩塑性区渐变破坏的时空扩展效应.研究表明,围岩稳定性与原岩应力、黏聚力和内摩擦角密切相关,切向应力和径向应力随黏聚力的增大而增大,塑性区半径随黏聚力和内摩擦角的增大而减小.小面采场顶板围岩塑性区形成初期产生塑性破坏点,发育中期形成椭圆形局部塑性环,扩展后期形成"环状破坏圈";大面采场顶板围岩塑性区的扩展空间由浅部向深部延伸转移,破坏范围由下部向上部纵向延展,塑性区形状由圆形圈层发展为刀把形,表现出时间和空间条件下的渐变破坏特性.