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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
深部开采环境下底板隔水关键层深梁力学分析
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  • 作者

    王秉文 查文华 鲁海峰

  • 单位

    东华理工大学土木与建筑工程学院安徽理工大学地球与环境学院

  • 摘要
    【目的】随着矿井开采深度增加,来自高承压岩溶水威胁增大,导致煤层工作面出现涌水、塌陷等水害现象,深部开采环境下煤层底板隔水关键层抵抗水压力强度问题是解决这一现象的重要技术之一。【方法】为解决此问题,将隔水底板简化为岩梁模型,并运用深梁理论解决深部开采突水预测中的岩梁模型问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,根据深梁弯曲力学特点,结合前人研究成果,将深梁条分成浅梁,通过弹性力学单根浅梁受力分布形式假定层间挤压应力σy为三次函数,给出深梁弯曲应力求解的条分技术,并将计算结果与弹性力学解、FLAC3D模拟结果进行对比。【结果与结论】研究结果表明,深梁条分解得到的应力及位移与数值解结果趋势更为接近,计算结果更为精确,误差均在10%以内,同时随着条分层数增加精度也在增加,但提高幅度逐渐降低,因此工程应用中针对深部岩梁模型条分到一定程度即可;随着高跨比不断增加,精度误差也在增加,说明条分层宽度不宜过大,否则造成误差增加;底板隔水关键层实例表明,当隔水关键层高跨比大于0.2时,为典型的深梁问题,常规弹性力学的最大拉应力求解结果误差较大,误差达到40.6%,给正确判定关键层突水危险性带来不利影响,此时采用深梁条分法求解应力精度较高,可为深部煤层底板突水预测研究起到重要的指导作用。
  • 关键词

    深部开采底板隔水层岩梁模型深梁数值模拟突水预测

  • 引用格式
    王秉文,查文华,鲁海峰.深部开采环境下底板隔水关键层深梁力学分析[J/OL].煤田地质与勘探,1-12[2024-07-30].http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1155.P.20240729.1350.006.html.
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