拉压模量不同的多层顶板承载与破坏机理分析  被引量:3

Load bearing and failure mechanism of the multilayer roof with different tension and compression modulus

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作  者:杨敬轩[1] 鲁岩[1] 刘长友[1] 殷帅峰[2] 

机构地区:[1]中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏徐州221116 [2]中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083

出  处:《中国矿业大学学报》2015年第1期16-23,共8页Journal of China University of Mining & Technology

基  金:江苏省"333高层次人才培养工程"资金项目(BRA2010024);国家自然科学基金项目(51174192);江苏省研究生培养创新工程项目(CXLX12_0964);泰山学者建设工程专项经费资助

摘  要:为弄清薄及中厚煤层多层坚硬顶板不同结构形式下的运动与承载特征,采用理论与实验分析相结合的方法,对多层顶板不同组合结构时的承载特征进行了一维应力分析.研究表明:多层坚硬顶板运动承载过程中主要呈组合与非组合2种结构形式,且拉压模量不同条件下,顶板分层截面应力的分布通常具有非连续阶跃性特点;得到了多层顶板不同结构形式下的截面应力解算方法,给出分层顶板的破坏机理;揭示了不同顶板结构间的过渡原理,并解释了不同顶板结构下的裂纹扩展规律.以大同矿区生产实际为背景,对某矿煤层不同倾角条件下的组合顶板结构进行了应用分析,给出了分层顶板的截面应力分布特征,阐明了顶板组合结构向非组合结构过渡的原因与裂纹扩展规律,说明了相似模拟实验结果的正确性.Multilayer hard roof with different structure can be found in thin and medium thick coal seams.In order to understand its movement and load bearing characteristics,the analysis of one-dimensional stress is conducted using theoretical and experimental approaches.The results show that during the multilayer hard roof movement and bearing,two main forms of structure can be observed,i.e.,combination and non-combination.The stress distribution of layered rock section can be characterized by non-continuous step under different tensions and compression modulus.The mathematical solution for the calculation of section stress is proposed,and the failure mechanism of layered roof is analyzed.Besides,the transition principal of different roof structure and the process of crack extensions are also discussed.Based on a field observation in Datong coal mines,the proposed model is applied to analyze the combined roof structure in the coal seam with different inclination angle,and the field data is in consist-ent with the conclusions from physical simulation experiment.

关 键 词:拉压模量 多层顶板 组合结构 非组合结构 裂纹扩展 截面应力 

分 类 号:TD821[矿业工程—煤矿开采]

 

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