采场底板采动破坏研究

摘要

在采矿活动中，顶板覆岩的运动是整个矿山力学问题的核心，是控制矿山压力的关键，也是造成底板力学问题的根本原因。要研究底板破坏问题，必须要跟顶板覆岩运动结合起来，根据覆岩运动的特点来研究底板破坏问题。本文认为底板采动破坏可分为两个阶段:覆岩相对稳定阶段内的破坏和覆岩显著运动阶段内的破坏。覆岩相对稳定过程中底板采动破坏主要是由于支承压力的静压作用造成的;覆岩显著运动过程中底板采动破坏主要是由于支承压力的动压作用造成的，尤其是在基本顶断裂，岩梁剧烈运动时引起的底板应力场突然变化对底板岩体的破坏作用。
　　在上述指导思想之下，本文以弹性力学理论为基础结合计算力学理论深入研究了采场底板采动破坏特征。首先，根据弹性力学求解底板原岩应力分布和采动后底板应力状态分布，获知应力分布后根据岩体力学中的强度理论判断底板的破坏区。为直观展现底板应力分布，运用FLAC3D软件模拟出底板应力分布图和塑性破坏区图。其次，研究底板动态响应特征。用FISH语言编程实现阶跃应力，交变应力，半交变应力函数模拟覆岩运动引起的底板岩体应力变化，运用数值模拟软件FLAC3D中的完全非线性动力反应分析功能分析在顶板覆岩运动时底板的破坏特征。最后，以某矿4704工作面为工程背景，利用声波法对底板岩体破坏深度进行探测，获得了工作面的底板破坏实测资料。结合该矿的地质条件建立理论模型，在静力和动力两种模式下分别研究了底板岩体的静力和动力破坏特征。
　　本文探讨将底板破坏和顶板覆岩运动相结合，运用弹性力学理论分析和计算力学模拟方法，系统的研究了采场底板在采动条件下，底板的应力场分布规律及破坏特征和破坏范围，并初步讨论了底板在动载荷下的破坏特征。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的提出及研究意义

1．2 国内外发展现状

1．3 研究内容及技术路线

2 底板应力分布及破坏区理论计算

2．1 底板原岩应力状态

2．2 底板采动应力状态

2．3 底板破坏区计算

2．4 底板应力分布模拟计算

3 动载荷作用下底板动态响应特征

3．1 底板岩体的交变应力响应特征

3．2 底板岩体的阶跃应力响应特征

3．3 底板岩体的半交变应力响应特征

3．4 底板动态响应分析结论

4 某矿4704工作面底板破坏声波探测及数值模拟

4．1 工作面概况

4．2 底板破坏深度声波探测

4．3 底板破坏特征数值模拟

4．4 静力模式模拟开挖与结果分析

4．5 动力模式模拟施加动载荷分析

4．6 底板采动破坏分析与结论

5 总结与展望

6 攻读硕士期间的主要成果

6．1 发表论文

6．2 参与的科研项目

致谢

参考文献