有限元极限分析法探讨裂隙拱形成机理

以平面应变条件下Drucker-Prager为屈服准则,并给出强度增加系数的适用范围;采用有限元极限分析法,不断增加煤层、上覆岩层强度以至上覆岩层处于极限平衡状态,上覆岩层出现连续、贯通的塑性区,说明上覆岩层存在"塑性体"拱状结构;裂隙拱结构水平应力高于垂直应力、拱脚应力高于拱顶,符合拱结构受力特征。开采跨度增加,煤壁支撑压力不断增加,采空区底板支撑应力非常有限;裂隙拱跨度增加,拱高不断增加,拱跨比逐渐降低,说明采动对裂隙拱拱高的影响是有一定范围的。

充填开采上覆岩层裂隙拱结构研究

充填开采由于充填体参与并限制了上覆岩层的结构演化,上覆岩层不再形成砌体梁结构,而是形成裂隙拱结构。结合某矿相似模拟和现场实测数据,以普氏理论为基础,运用力学方法对裂隙拱结构进行分析。分析了裂隙拱结构的轴线方程和动态演化过程,合理解释了裂隙拱的形成,并量化裂隙拱结构轴线方程。通过某矿实例对比,计算出结果与实际情况相符,为确定充填步距以及充填材料的终凝时间提供参考。