采场上覆岩层结构理论及其新进展

回顾了采场上覆岩层结构理论的发展过程,介绍了平面结构模型各个发展阶段的主要学术观点及其新进展,重点阐述了采场上覆岩层结构的稳定性及综放采场顶板结构理论的研究现状,提出了大范围顶板控制问题如采动覆岩空间结构与应力场的动态关系、顶板的异常压力控制等问题,这些问题是今后采场矿压研究的重点,并介绍了这些方面的最新研究成果。

采场矿压计算分析方法

在１９８４年坚硬顶板分析的基础上＾［１］，根据工作面顶板岩层断裂前后的力学特征，建立了“弹性板与铰接板结构“力学模型。由该力学模型导出了回采工作面板来压步距、来压强度和支架载荷计算的解析表达式，并对一些典型工程实例进行了验算，理论计算与现场实测结果基本吻合。这一研究成果为回采工作面支护方案设计、顶板来压步距和来压强度计算预测以及支架工作阻力确定等方面提供了一种新方法。

房柱式采空区下长壁工作面覆岩宏观变形特征研究

基于鄂尔多斯矿区房柱式采空区下长壁工作面回采实际情况,采用理论分析、现场实测和数值模拟相结合的方法,对该条件下工作面覆岩宏观变形特征进行了研究。结果表明,房柱式采空区下长壁工作面顶板结构呈现上部大结构和下部小结构的特征,大结构和小结构交互影响,导致支架循环末阻力和来压判据较实体煤下和长壁采空区下都大,遗留煤柱下方工作面煤壁处存在应力集中异常区,工作面片帮和切顶危险增加,更易导致采场支架失稳。

箱梁顶板几何形态与结构状态关联的试验

基于"桥梁面相学"理论,在大尺度钢筋混凝土箱梁试验中,采用近景摄影三维重建技术获取钢筋混凝土箱梁顶板几何形态变化与裂缝发展状况的关系,进行试验箱梁荷载-变形-损伤的试验研究。结果表明,基于"桥梁面相学"理论的近景摄影三维重建技术,将传统百分表等接触式测量的点观测转换为非接触式的面观测,全方位体现试验箱梁在试验过程中的响应状况。细致描述了试验箱梁整体位移及结构状态,满足试验观测和变形精度要求,可为后续理论分析及同类试验或工程实践提供依据。

综放面端头顶板弧三角形悬板结构分析

为提高工作面端头煤炭回收率和上下端头支护质量,对回采后形成的端头顶板弧三角形悬板结构进行了分析,建立了矩形板结构的力学模型,利用功的互等原理,推导出扰度的基本表达式,并运用MATLAB编程计算,分析了均布力与悬板结构间的关系,确定了悬板的破断点,解释了弧三角形悬板的产生机理。

综采工作面基本顶厚跨比对其初次断裂失稳影响规律

综采工作面基本顶初次断裂失稳机理对工作面支架选型及采场围岩稳定性控制至关重要。通过建立顶板力学模型分析得出:综采工作面基本顶初次断裂前,基本顶厚跨比从初始状态减小趋近极限状态时,其内部最大主应力σ1与最大剪应力τmax均逐渐增加;当厚跨比接近0. 2时,σ1与τmax均出现陡增,但σ1增加速率大于τmax,易在基本顶两端顶部发生断裂,且基本顶初次断裂时极限厚跨比n1一般大于0. 2。在不发生滑落失稳条件下,基本顶极限厚跨比n1随回转角θ的增大近似呈线性增加;证明了基本顶铰接结构回转初期(θ为0°～3°)易发生滑落失稳。在仅考虑厚跨比影响的条件下,基本顶铰接结构发生回转失稳的临界条件为极限厚跨比n1=0. 624。然而,当n1<0. 624时,回转极限平衡角大于岩块回转平衡角所允许的最小值时,亦会造成铰接结构回转失稳。同时,在考虑支架弹性变形的基础上,建立了基本顶铰接结构滑落失稳对工作面支架动载系数计算方法,当直接顶与基本顶离层量Δh为0时,动载系数Fsd取最小值;Δh不为0时,Fsd随Δh增加而增大,但随直接顶与支架刚度之比、直接顶自重与基本顶传递载荷之比增加而减少。最后,通过对不同综采工作面初次来压时支架工作阻力与动载系数进行计算,验证了理论分析的有效性。

缓倾斜矿体顶板稳定性块体理论分析

阐述了水平或缓倾斜矿体采场设计的块体理论方法 ,并运用该方法进行了金厂峪金矿 6 0 8-2采场设计。