墩柱式结构充填底板应力传递特征及变形规律

摘要：

为研究结构充填开采过程中充填体应力传递对底板岩层的影响,以沁水煤田长治矿区为例,利用相似原理构建充填体-底板复合结构模型,进行室内试验,并结合数值模拟,对不同充填体强度、不同充填间距条件下的墩柱式结构充填采空区顶底板移近量、底板破坏形态、塑性区范围进行研究.研究结果表明:(1)浅层底板中充填体下应力集中最为明显,该应力以45°方向斜向下传递,引起水平应力,并最终扩散至底板全平面,越向下传递,垂直应力越小且分布越均匀,水平应力越大,充填间距变化对底板中应力水平影响显著;(2)在墩柱式结构充填可承载范围内,顶板下沉量主要由充填体强度决定,底鼓量主要由充填间距决定,充填体强度、充填间距与顶底板移近量总体呈二元二次抛物曲面关系;(3)本工况条件下充填柱下底板剪切滑移最大深度为2.38m,该深度以上产生椭圆形剪切破坏塑性区,以下产生波浪型拉伸破坏塑性区,并最终穿越两层软弱岩层底板.研究结果可为墩柱式结构充填的合理设计方案提供依据.

关键词：采矿工程、充填体-底板复合结构、岩层控制、应力传递、底鼓变形

所属期刊栏目：42

分类号：TD82(矿山开采)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;山西浙大新材料与化工研究院技术开发项目

在线出版日期：2023-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1237-1247