悬顶采场围岩变形和破坏特征研究

摘要

协庄煤矿煤13顶板为石灰岩，坚硬致密，整体不易冒落，工作面回采中顶板岩梁易形成悬顶状态，给底板破坏提供了优越条件，对底板防治水极为不利。本文针对71303（上）工作面存在多个底板含水层承压水上开采的实际问题，探讨工作面悬顶条件顶底板变形特征。
　　在分析坚硬岩石力学性质的基础上，利用材料力学挠曲变形，讨论了工作面推进过程中采场上覆岩梁的极限跨度和悬臂梁的极限长度，并推出计算公式；根据等效荷载原理，将底板支承压力分布按区域线性化，利用弹性力学半无限体在集中荷载作用下极坐标的位移解，讨论初次来压前和周期性运动两个阶段岩层运动特征，得到三种顶板结构条件（初次来压前、冒落顶板和悬顶）垂直于层面的底板岩层相对位移特征：压缩——拉伸——再压缩。
　　考虑岩石的流变特性，运用材料力学的岩梁挠曲变形分析工作面推进速度对采场围岩变形的影响，得出随工作面推进速度的降低，采场顶底板变形增大；反之减少。
　　最后，采用2D—σ岩土工程有限元模拟软件，模拟73103（上）工作面三种顶板结构条件下，采场围岩变形、应力分布特征及工作面推进速度的影响效果，证明了理论分析结论的正确性。

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Contents

1 绪论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究的目标、主要内容和方法

1.4 预期取得的主要成果

2 悬顶采场围岩运动规律

2.1 坚硬岩石的力学性质

2.2 采场顶板破坏特征

2.3 工作面开采时底板岩体应力分布及变形特征

2.4 采场底板破坏深度计算

2.5 本章小结

3工作面推进速度对采场围岩运动规律的影响

3.1 坚硬岩层的流变性

3.2 工作面推进速度对顶板的影响

3.3工作面推进速度对底板的影响

3.4本章小结

4 实例分析

4.1 概述

4.2 采场围岩变形计算

4.3 工作面推进速度与围岩运动

4.4 本章小结

5 采场围岩运动规律的数值模拟

5.1 数值分析软件2D—σ简介

5.2 模型的建立

5.3 结果分析

5.4 本章小结

6 主要结论

参考文献

附 件

致谢