亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        成莊煤礦采場(chǎng)應(yīng)力場(chǎng)分析

        2012-06-13 09:35:12石佳明王成鄭穎人
        重慶建筑 2012年9期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)力場(chǎng)剪應(yīng)力側(cè)壁

        石佳明,王成,鄭穎人

        (1重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院,重慶400074;2后勤工程學(xué)院軍事建筑工程系,重慶400041)

        0 前言

        煤層開(kāi)采前煤層和上覆巖體在原巖應(yīng)力場(chǎng)的作用下處于穩(wěn)定狀態(tài),由于煤層的開(kāi)采,原始的穩(wěn)定狀態(tài)被打破,巖體應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行重新分布,以達(dá)到新的平衡[1-4]。目前,國(guó)內(nèi)外專家在煤礦采場(chǎng)應(yīng)力分布方面進(jìn)行了大量的研究工作。孟瑞祥等以孫瞳煤礦1028工作面為背景采用理論計(jì)算及數(shù)值模擬的方法分析了底板應(yīng)力分布規(guī)律及破壞機(jī)理[5]。封云聰?shù)劝巡煌纳细矌r層進(jìn)行混合,取混合后的巖石物理參數(shù)運(yùn)用I-DEAS程序包進(jìn)行了采空區(qū)應(yīng)力場(chǎng)的分析[6]。張學(xué)斌等通過(guò)對(duì)煤柱內(nèi)集中應(yīng)力的分布狀況及其在底板巖層中的傳遞規(guī)律進(jìn)行理論計(jì)算,得到了不同寬度的煤柱下方底板應(yīng)力傳遞及分布規(guī)律[7]。唐孟雄等利用彈性理論推導(dǎo)了煤層底板任意點(diǎn)的應(yīng)力計(jì)算公式[8]。高召寧等采用相似材料模擬試驗(yàn)方法,重點(diǎn)研究了煤層底板的應(yīng)力和變形隨工作面開(kāi)采的變化規(guī)律,得出煤層底板應(yīng)力與變形具有采動(dòng)差異效應(yīng)和這種采動(dòng)差異效應(yīng)是底板巖層破壞裂隙產(chǎn)生拉剪復(fù)合破壞的力學(xué)機(jī)制的結(jié)論[9]。

        本文以成莊煤礦某礦井的煤層地質(zhì)條件為依托,根據(jù)成莊煤礦某工作面的實(shí)際情況,通過(guò)對(duì)巖塊的參數(shù)進(jìn)行折減來(lái)模擬巖體,運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)不同開(kāi)采寬度的采場(chǎng)進(jìn)行了分析,得到了不同開(kāi)采寬度下的采場(chǎng)應(yīng)力分布情況,為該煤礦的開(kāi)采工作和以后的類似項(xiàng)目提供參考。

        1 工程概況

        成莊煤礦位于沁水煤田南翼,晉城市西北20km處,本文選取其中一個(gè)礦井進(jìn)行建模計(jì)算。該礦井上覆巖層97.5m,主要以細(xì)粒砂巖和中粒砂巖為主,主要巖層的物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1[10]:

        表1 各巖層物理力學(xué)參數(shù)

        2 傳統(tǒng)采場(chǎng)應(yīng)力分布

        文獻(xiàn)[10]中引用的應(yīng)力場(chǎng)分布認(rèn)為,煤層開(kāi)采結(jié)束后,采空區(qū)的兩側(cè)壁由于煤層開(kāi)采,要承受已開(kāi)采煤層上部的巖體重量在采空區(qū)側(cè)壁煤層出現(xiàn)應(yīng)力增高區(qū)。

        在采空區(qū),采空區(qū)側(cè)壁附近的頂板和底板受到垂直方向的拉應(yīng)力,采空區(qū)中部的頂板和底板受到垂直方向的壓應(yīng)力,而在未開(kāi)采區(qū)的頂板和底板都表現(xiàn)為壓應(yīng)力,如圖1[10]所示:

        圖1 傳統(tǒng)采場(chǎng)應(yīng)力分布圖

        3 模型的建立

        圖2 模型尺寸示意圖

        采用二維有限元模擬煤層的開(kāi)采,煤層開(kāi)挖高度5m,寬度分別取5m、10m、20m、30m、40m。上覆巖層97.5m,上下左右邊界范圍為150m×150m(圖2),模型的側(cè)面施加法向約束,頂面為自由邊界,巖體具體物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。巖層主要為水平層狀巖,巖層傾角2~5°,建模過(guò)程中只考慮上覆巖層的重力作用。

        4 計(jì)算結(jié)果分析

        4.1 巷道頂板應(yīng)力分布情況

        通過(guò)有限元計(jì)算得到不同開(kāi)挖寬度下的頂板應(yīng)力分布情況如圖3(本文所有計(jì)算結(jié)果都以拉為正以壓為負(fù)):

        圖3 不同開(kāi)挖寬度時(shí)的頂板水平應(yīng)力分布圖

        圖4 不同開(kāi)挖寬度時(shí)的頂板豎向應(yīng)力分布圖

        從圖3(不同開(kāi)挖寬度時(shí)頂板水平應(yīng)力圖)可以看出,煤層開(kāi)挖后由于原始的應(yīng)力平衡狀態(tài)被打破,工作面周圍的巖體進(jìn)行應(yīng)力重分布。頂板水平方向壓應(yīng)力在采空區(qū)側(cè)壁外側(cè)25m范圍內(nèi)受煤層開(kāi)采的影響,頂板水平應(yīng)力較原巖應(yīng)力有所增大,并且隨著與采空區(qū)側(cè)壁距離的減小,最大應(yīng)力值逐漸增大,在采空區(qū)側(cè)壁處達(dá)到最大。由于采空區(qū)的卸荷作用,頂板水平應(yīng)力在采空區(qū)側(cè)壁內(nèi)側(cè)10m范圍內(nèi)迅速釋放,并最終在采空區(qū)中部頂板保持一定水平的拉應(yīng)力。最大水平拉應(yīng)力從開(kāi)挖寬度為5m時(shí)的0.22MPa增大到開(kāi)挖寬度為40m時(shí)的1.12MPa。

        從圖4(不同開(kāi)挖寬度時(shí)的頂板豎向應(yīng)力圖)可以看出頂板豎直方向的應(yīng)力在采空區(qū)側(cè)壁附近小部分區(qū)域表現(xiàn)為壓應(yīng)力、在采空區(qū)中部大部分區(qū)域表現(xiàn)為拉應(yīng)力,這一點(diǎn)與傳統(tǒng)的采場(chǎng)應(yīng)力場(chǎng)分布情況不同 (傳統(tǒng)應(yīng)力場(chǎng)認(rèn)為采空區(qū)側(cè)壁內(nèi)側(cè)小部分區(qū)域出現(xiàn)豎直方向的拉應(yīng)力,采空區(qū)頂板中部為壓應(yīng)力)。

        頂板豎直方向最大壓應(yīng)力值隨著開(kāi)挖寬度的增大逐漸增大。開(kāi)挖寬度為5m時(shí)頂板豎向最大壓應(yīng)力值為4.04MPa,開(kāi)挖寬度為40m時(shí)頂板最大豎向壓應(yīng)力值為6.64MPa(煤層的抗壓強(qiáng)度為5MPa,此時(shí)兩側(cè)壁的煤層已被壓壞)。

        4.2 巷道底板應(yīng)力分布情況

        煤層開(kāi)采后,底板巖體的原巖應(yīng)力場(chǎng)受到煤層開(kāi)采的影響,采空區(qū)及其附近的底板應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生改變,底板所受的應(yīng)力重新分布。有限元計(jì)算后不同開(kāi)采寬度的底板應(yīng)力分布情況如下圖所示:

        圖5 不同開(kāi)挖寬度時(shí)的底板水平應(yīng)力分布圖

        圖6 不同開(kāi)挖寬度時(shí)的底板豎向應(yīng)力分布圖

        從圖5可以看出煤層開(kāi)采后,采空區(qū)側(cè)壁附近會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中。頂板水平壓應(yīng)力從采空區(qū)側(cè)壁外側(cè)20m左右開(kāi)始增大,當(dāng)?shù)竭_(dá)采空區(qū)側(cè)壁外5m左右時(shí)壓應(yīng)力開(kāi)始急劇增大,并最終在采空區(qū)側(cè)壁保持最大壓應(yīng)力。由于煤層開(kāi)采的卸荷作用,水平壓應(yīng)力在采空區(qū)迅速釋放,最終采空區(qū)底板保持一定的水平方向的拉應(yīng)力。采場(chǎng)煤層水平方向的最大壓應(yīng)力值隨著開(kāi)挖寬度的增大逐漸增大。開(kāi)挖寬度為40m時(shí)最大水平壓應(yīng)力為5.02MPa,開(kāi)挖寬度為5m時(shí)最大水平壓應(yīng)力為1.97 MPa。

        采空區(qū)底板水平方向的最大拉應(yīng)力值也隨著開(kāi)挖寬度的增大逐漸增大,開(kāi)挖寬度為5m時(shí)采空區(qū)底板最大拉應(yīng)力值為0.2MPa,隨著開(kāi)挖寬度的增大,當(dāng)開(kāi)挖寬度增大到40m時(shí),采空區(qū)底板最大拉應(yīng)力值達(dá)到1.02MPa。

        圖6顯示底板豎向應(yīng)力在采空區(qū)側(cè)壁附近也存在應(yīng)力集中現(xiàn)象,并且整個(gè)底板在豎直方向全部為壓應(yīng)力。這一點(diǎn)是與傳統(tǒng)應(yīng)力場(chǎng)的應(yīng)力分布不同的 (傳統(tǒng)應(yīng)力場(chǎng)認(rèn)為在采空區(qū)側(cè)壁內(nèi)側(cè)小部分區(qū)域出現(xiàn)拉應(yīng)力,采空區(qū)中部為壓應(yīng)力)。

        底板豎向應(yīng)力從采空區(qū)側(cè)壁外側(cè)20m左右的距離開(kāi)始增大,在采空區(qū)側(cè)壁處達(dá)到最大值。最大豎向壓應(yīng)力值隨著開(kāi)挖寬度的增大逐漸增大。開(kāi)挖寬度為5m時(shí)最大豎向壓應(yīng)力為3.34MPa,隨著開(kāi)挖寬度的增大,當(dāng)開(kāi)挖寬度為40m時(shí)最大豎向壓應(yīng)力值為6.34MPa。

        4.3 采場(chǎng)周圍剪應(yīng)力分布情況

        煤層開(kāi)采以后由于原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)被打破,采場(chǎng)周圍的應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化。未開(kāi)采區(qū)底板巖體由于應(yīng)力集中,保持受壓狀態(tài),采空區(qū)下方巖體由于煤層開(kāi)采后的卸荷作用,處于膨脹狀態(tài),因此采空區(qū)四個(gè)邊角處形成四個(gè)應(yīng)力值較高的剪應(yīng)力區(qū) (圖7)。

        此高剪應(yīng)力區(qū)呈“泡形”分布,最大剪應(yīng)力值隨開(kāi)挖寬度的增大從開(kāi)挖寬度為5m時(shí)的1.23MPa增大到開(kāi)挖寬度為40m時(shí)的2.94MPa。如圖8所示:

        圖7 煤層開(kāi)采后的剪應(yīng)力分布圖

        圖8 不同開(kāi)挖寬度時(shí)的最大剪應(yīng)力圖

        5 結(jié)論

        從上述對(duì)于采場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果我們可以得出以下結(jié)論:

        (1)由于受煤層開(kāi)采的影響,采場(chǎng)頂?shù)装逶诓蓤?chǎng)側(cè)壁外側(cè)20m范圍內(nèi)都會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力增高區(qū),工作面處會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中。最大應(yīng)力隨著開(kāi)采寬度的增大逐漸增大。

        (2)煤層在開(kāi)挖后會(huì)在采空區(qū)頂板出現(xiàn)水平方向的拉應(yīng)力,拉應(yīng)力最大值隨著開(kāi)挖寬度的增大逐漸增大。

        (3)煤層開(kāi)采后由于卸荷作用會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力釋放的現(xiàn)象,采空區(qū)底板會(huì)出現(xiàn)水平方向的拉應(yīng)力,最大水平拉應(yīng)力值隨著開(kāi)挖寬度的增大逐漸增大。

        (4)在采空區(qū)四個(gè)邊角位置會(huì)出現(xiàn)四個(gè)應(yīng)力值較高的剪應(yīng)力集中區(qū),且每個(gè)應(yīng)力集中區(qū)都呈“泡形”分布。采空區(qū)下側(cè)為拉剪應(yīng)力區(qū),上側(cè)為壓剪應(yīng)力區(qū)。底板圍巖在四個(gè)應(yīng)力集中區(qū)破壞最為嚴(yán)重,最大剪應(yīng)力值隨著開(kāi)挖寬度的增大逐漸增大。

        (5)本文計(jì)算結(jié)果中的采空區(qū)頂板、底板在豎直方向上的應(yīng)力分布與傳統(tǒng)的采空區(qū)應(yīng)力場(chǎng)不同。本文計(jì)算結(jié)果顯示,采空區(qū)頂板側(cè)壁附近小部分區(qū)域出現(xiàn)豎直方向的壓應(yīng)力,采空區(qū)頂板中部為豎直方向的拉應(yīng)力;底板在豎直方向上不會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力。而文獻(xiàn)[10]中引用的力場(chǎng)認(rèn)為采空區(qū)的頂板、底板在側(cè)壁附近小部分區(qū)域出現(xiàn)豎直方向上的拉應(yīng)力,頂板和底板的中部為豎直方向的壓應(yīng)力。

        針對(duì)上述計(jì)算結(jié)果可以得出:采場(chǎng)在正常受力情況下不會(huì)出現(xiàn)文獻(xiàn)[10]所示的應(yīng)力場(chǎng),文獻(xiàn)[10]中所示的應(yīng)力場(chǎng)可能是兩側(cè)煤層破壞后的應(yīng)力分布情況。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的總結(jié)得出新的采場(chǎng)應(yīng)力場(chǎng)分布情況如圖9所示:

        圖9 改進(jìn)后的采場(chǎng)應(yīng)力圖

        [1]錢鳴高,石平伍.礦山壓力與巖層控制[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.

        [2]宋宏偉,劉剛.井巷工程[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2007.

        [3]李鳳儀,韓叢發(fā),張國(guó)華.巖體開(kāi)挖與維護(hù)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.

        [4]宋振騏.實(shí)用礦山壓力控制[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1988.

        [5]孟祥瑞,徐鋮輝,高召寧.等采場(chǎng)底板應(yīng)力分布及破壞機(jī)理[J].煤炭學(xué)報(bào),2010,35(11),1832-1836.

        [6]封云聰,劉文永,謝源.等采空區(qū)應(yīng)力分布的有限元計(jì)算[J].礦冶,1996,5(1):20-23.

        [7]張學(xué)斌,李林,劉德利.淺析近距離煤層采動(dòng)后底板應(yīng)力分布規(guī)律[J].山東煤炭科技,2011(1):109-110.

        [8]唐孟雄,采面底板應(yīng)力計(jì)算及應(yīng)用[J].湘潭礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),1990,5(2):119-124.

        [9]高召寧,孟祥瑞.采動(dòng)條件下煤層底板變形破壞特征研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2010,37(3):17-24.

        [10]孫海濤.采動(dòng)影響下地面鉆井的變形破壞機(jī)理研究[D].重慶:重慶大學(xué),2008.

        猜你喜歡
        應(yīng)力場(chǎng)剪應(yīng)力側(cè)壁
        高速公路隧道洞口淺埋段施工中的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法
        變截面波形鋼腹板組合箱梁的剪應(yīng)力計(jì)算分析
        柳鋼6號(hào)高爐應(yīng)對(duì)爐缸側(cè)壁溫度超高的護(hù)爐實(shí)踐
        四川冶金(2019年4期)2019-11-18 09:30:50
        越野車側(cè)壁加強(qiáng)筋板工藝改進(jìn)
        模具制造(2019年3期)2019-06-06 02:10:52
        層合板上層建筑側(cè)壁抗空爆性能研究
        鋁合金多層多道窄間隙TIG焊接頭應(yīng)力場(chǎng)研究
        焊接(2016年9期)2016-02-27 13:05:22
        考慮斷裂破碎帶的丹江口庫(kù)區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)與水壓應(yīng)力場(chǎng)耦合反演及地震預(yù)測(cè)
        基于位移相關(guān)法的重復(fù)壓裂裂縫尖端應(yīng)力場(chǎng)研究
        斷塊油氣田(2014年5期)2014-03-11 15:33:49
        瀝青路面最大剪應(yīng)力分析
        河南科技(2014年13期)2014-02-27 14:11:25
        岸坡應(yīng)力場(chǎng)及卸荷帶劃分量化指標(biāo)研究
        欧美精品一区二区蜜臀亚洲| 国产麻豆放荡av激情演绎| 成人免费视频自偷自拍| 久久精品国产亚洲av试看| 亚洲中文字幕精品视频| 99视频在线精品免费观看6| 一本一道人人妻人人妻αv| 日本爽快片18禁免费看| 伊人久久成人成综合网222| 中文字幕亚洲无线码高清| 国产精品一区二区三密桃| 亚洲一区二区三区四区精品| 久久精品av在线观看| 玩弄人妻少妇精品视频| 亚洲av永久无码精品一区二区| 精品久久久久久国产| 亚洲专区路线一路线二天美| 一区二区三区在线蜜桃| 国产尤物自拍视频在线观看| 国产自拍高清在线观看| 影音先锋中文字幕无码资源站| 99久久久无码国产精品试看| 黄色网址国产| 午夜亚洲精品视频网站| 国产成人自拍视频播放| 中文字幕av中文字无码亚| 国产又粗又猛又黄又爽无遮挡| 大香伊蕉国产av| 91精品综合久久久久m3u8| 国产精品久久婷婷六月| 成人自拍一二在线观看| 最近中文字幕国语免费| 亚洲男同志网站| 亚洲AV伊人久久综合密臀性色| 免费国产在线精品三区| 国产熟女自拍av网站| 国产在线第一区二区三区| 亚洲国产另类精品| 老熟妇Av| av国产自拍在线观看| 国产精品美女一区二区视频|