小研巷道围岩层裂板结构稳定性

小研巷道围岩层裂板结构稳定性1引言煤矿冲击矿压是典型围岩体失稳动力灾害现象之一，它对煤矿的安全生产有很大的危害。概括说来，冲击矿压是指矿井采掘空间周围岩体在高应力作用下局部失稳，弹性应变能突然释放，使

小研巷道围岩层裂板结构稳定性 1引言 煤矿冲击矿压是典型围岩体失稳动力灾害现象之一，它对煤矿的安全生产有很大的 危害。概括说来，冲击矿压是指矿井采掘空间周围岩体在高应力作用下局部失稳， 弹性应变能突然释放，使煤或岩体向采掘空间抛射的一种动力破坏现象。进入20 世纪80年代初，由冲击矿压发生事故资料分析发现，冲击矿压发生于高压应力集 中区域，并且往往是由于与巷道自由表面平行的裂纹扩展造成的。大量研究表明裂 纹的扩展方向受最大压应力方向控制，事实上这些裂纹是由于巷道开挖以及煤 （岩）体内原存缺陷生成的次生裂纹，且自由表面对裂纹扩展的影响是非常重要 的。 在巷道开挖以及煤矿开采过程中，巷道围岩应力由于开挖而重新分布，巷道附近压 应力集中，在巷帮自由壁面附近的围岩内部将形成与壁面平行的贯穿型裂纹，裂纹 使得巷道附近岩体开裂，形成板状劈裂，并最终在巷帮自由表面附近出现与围岩剥 离的岩层，在近巷道壁围岩中形成岩板结构，这些板状结构就称为层裂板结构。巷 道围岩在外部载荷作用下形成层裂板结构以后，如果层裂板结构继续承受外部载荷 的作用，那么层裂板结构就会发生屈曲，继而巷道围岩发生失稳，冲击矿压现象随 之发生。在层裂板结构形成后，围岩稳定性可由板的稳定性来分析。代写第一提供 大量电子商务毕业论文，如有业务需求请咨询网站客服人员。 2巷道围岩层裂板结构的形成（a）、（b）、（c） 分别表示表示巷道附近煤体受压状况、煤壁附近单元体的受力状况以及滑移裂纹模 型。在煤壁附近存在高应力集中区，由于节理切割或缺陷的影响，煤体中存在大量 的次生裂纹。由于损伤的存在将在局部造成各向异性，在缺陷局部形成张应力集 中，使得缺陷边缘沿最大压应力方向产生张性翼裂纹。 由于巷道附近的围岩内存在大量的裂纹，巷道围岩均处于一定压力的地应力场中， 围岩中应力波扰动作用后形成的裂纹，当拉应力增长至岩石材料的抗拉极限时，促 使裂纹沿应力高的方向发展；当应力波传播到裂纹处，引起应力场的变化，特别是 在裂纹尖端处，产生畸变，应力骤然增加。 根据断裂力学知识，可以得到图（c）模型的裂纹扩展临界压应力： 层裂结构的形成，使巷帮围岩的侧向刚度明显下降，从而导致围岩向巷道自由空间 的变形迅速加剧，巷帮围岩的侧向刚度的下降极易造成层裂结构的侧向屈曲失稳， 从而诱发巷道冲击矿压的发生。 3层裂板结构的静力稳定性 对于层裂板在静载荷作用下的研究，主要是研究层裂板失稳时的临界载荷值，模型 如图3所示，边界条件取两种极限情况考虑。国内外的许多着作中对于临界值的 求解有很多方法，本文主要采用的能量法进行求解 3.1层裂板结构的总势能 3.2层裂板的临界曲屈载荷能量法的主旨思想是求得力在系统中的应变能以及力在