采场动态结构力学模型的仿真及其应用

SIMULATION AND APPLICATION OF THE DYNAMIC STRUCTURAL MECHANICS MODEL OF WORKING FACE

以“以覆岩运动为中心的矿压理论”体系为核心内容,兼容当代最新的矿压理论研究成果,运用最新的信息技术手段,建立了采场动态结构力学模型;推导了覆岩裂隙带运动方程;导出了计算采场支承压力分布范围和计算内应力场分布范围的力学表达式。建立了采场上覆岩层(运动)数字化模型,并实现了动态可视化仿真系统。论文所取得的主要结论如下: (1)采场四周煤体上的支承压力主要来源于采场上方已经发生运动的岩层。从形状上看,该部分岩体为一上大下小的截头方锥体。在工作面开始回采初期,该截头方锥体的上下端面是相同的,可以看作是一个长方体,随着工作面的推进,该截头方锥体的上下端面都在不断扩大。在上端面上表现为地表移动范围的不断扩大;在下端面表现为支承压力分布范围的逐渐增加。大量的实验和现场工程实践证明,在工作面从开切眼开始推进到推进距离大约为工作面长度左右时,该截头方锥体的上下端面相对于中部以采空区边界为断面的长方体的扩展发展到最大。根据三维结构力学模型建立采场四周煤体上支承压力平衡方程,推导出了支承压力和内应力场分布范围的计算表达式。 (2)在建立了采场上覆岩层数字化模型的基础上,采用具备OOP特征的程序设计语言Visual Basic 6.0,开发了采场上覆岩层运动规律动态仿真系统。