采场底板突水的跨层应力壳力学模型

利用实验室大型非线性三维计算机数值模拟对煤层底板应力分布特征进行了深入研究,发现采场底板存在由集中应力形成的跨层应力壳,应力壳是承载上覆岩体压力的临时结构,壳基是椭球应力壳应力较集中的区域,椭球应力壳的形态及应力集中情况与采场结构有关。根据数值模拟试验得出了应力壳的形态方程,分析了跨层应力壳壳基、壳肩及壳顶的失稳模式,指出壳肩处经历联合破断,底板的最大破断深度则处于壳肩的位置,当壳肩达到最大破坏深度,采动裂隙和原始导升裂隙贯通,此时则容易形成突水;壳顶则随着高度的不断发展,跨层应力壳形成一个处于半封闭状态的半壳结构,此时采动裂隙导通煤层底板含水层,从而形成突水。