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  • 【期刊】 沿空留巷底板变形机理及塑性区研究

    刊名:四川建材 作者:冯超 ; 崔青原 关键词:塑性区 ; 沿空留巷 ; 非对称变形 ; 地基极限承载力理论 机构:安阳工学院建筑与土木工程学院 ; 安阳工学院建筑与土木工程学院 年份:2019
    摘要:根据上覆岩层"大-小"结构模型,分析了造成沿空留巷底板变形的应力环境,建立了底板力学模型。基于弹性理论,推导了沿空留巷底板塑性区最大破坏深度,运用于工程实践中,设计了防控底板变形的支护参数。结果表明:沿空留巷底板变形是由于底板承受来自塑性区煤体和巷旁支护体传递的不均衡高应力产生的整体剪切破坏,具有非对称性特征。
  • 【期刊】 深部巷道变形与塑性区几何形态特征分析

    刊名:矿业工程研究 作者:刘迅 ; 王卫军 ; 袁超 ; 董恩远 ; 袁越 ; 彭文庆 关键词:塑性区 ; 深部巷道 ; 蝶形 ; 巷道变形 机构:湖南科技大学 ; 湖南科技大学 ; 资源环境与安全工程学院 ; 湖南科技大学 ; 资源环境与安全工程学院 ; 湖南科技大学 ; 南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室 ; 湖南科技大学 ; 南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室 年份:2017
    摘要:为研究深部巷道变形与塑性区的特征关系,通过理论分析,数值模拟及现场实测等手段,分析了深部巷道围岩塑性区形态与巷道周边位移的规律.研究表明:设定的塑性区敏感系数K值反映了塑性区最大尺寸的变化与塑性区形态特性:K值小于2时是稳态塑性区,塑性区主要为圆形,椭圆形和圆角矩形;K值大于2小于5时为亚稳态塑性区,塑性区为蝶形,但蝶叶没有出现较大扩展;K大于5时是恶化塑性区,塑性区蝶叶出现恶性扩展;巷道表面位移与塑性区形态及最大尺寸具有相关性,当塑性区为蝶形时,巷道表面变形较大,并且变形最大处出现在塑性区尺寸最大方位.现场实例监测和分析验证了理论及数值模拟结果.
  • 【期刊】 压应力对裂尖塑性区影响的量化研究

    刊名:华中科技大学学报:自然科学版 作者:陈景杰[1] ; 黄一[1] ; 李玉刚[2] 关键词:裂尖塑性区 裂纹最大张口位移 理想弹塑性材料 中心穿透裂纹 压应力 拉压循环载荷 机构:大连理工大学船舶工程学院 ; 大连理工大学船舶工程学院 年份:2016
    摘要:为了量化压应力对裂尖反向塑性区尺寸的影响,填补压应力作用下裂尖塑性区尺寸估算的空白,基于理想弹塑性材料采用有限元数值计算方法,研究了含有中心穿透裂纹有限平板在拉压循环载荷作用下裂尖塑性区尺寸的变化规律,并分析了裂纹长度、应力比、时间历程等因素的影响;建立了压应力引起的裂尖最大反向塑性区尺寸的估算模型,提出了一种适用于R〈0拉压循环载荷作用的基于裂纹最大张口位移确定最大反向塑性区尺寸的简便方法.
  • 【期刊】 综采工作面塑性区煤体的流变特性分析

    刊名:煤矿开采 作者:李建伟 ; 王创业 ; 王茜茜 关键词:综采工作面 ; 塑性区煤体 ; 流变特性 ; 煤壁片帮 机构:[1]内蒙古科技大学矿业研究院 ; [1]内蒙古科技大学矿业研究院 年份:2017
    摘要:针对综采工作面对煤壁片帮防治的安全生产需求,运用流变力学理论,对综采工作面塑性区煤体的流变特性进行了分析,并以不同受力条件下煤体蠕变变化的动态类型为依据,对塑性区煤体的流变特性进行了分区。研究表明:塑性区煤体变形过程中,存在的不平衡滑动力是煤体开始失稳直至破坏的根本原因;不平衡滑动力与煤体长期强度的大小关系的不同,造成塑性区不同区域煤体蠕变变化分为衰减蠕变、稳态蠕变和非稳定蠕变;确定非稳定蠕变区煤体蠕变时间,能从理论上计算工作面推进速度的下限值。根据现场工作面生产地质条件对塑性区煤体的流变特性进行了分区,并通过现场实测结果分析,得出工作面煤壁片帮多发生在煤壁中上部,且工作面两端头位置片帮发生次数以及片帮尺寸均比中部大。理论分区结果与现场实测煤壁片帮部位具有较好的一致性。
  • 【期刊】 埋深对矩形巷道围岩塑性区扩展的影响

    刊名:煤炭与化工 作者:吴珊 关键词:矩形巷道 ; 围岩塑性区 ; 数值模拟 ; 煤层埋深 机构:西山煤电有限责任公司屯兰矿 ; 西山煤电有限责任公司屯兰矿 年份:2018
    摘要:为分析埋深对矩形巷道围岩塑性区扩展的影响,采用FLAC3D软件对矩形巷道不同埋深条件下的塑性区分布进行模拟研究。假设理想化的地质采矿力学环境,建立4组埋深数值模型,分析埋深对矩形巷道塑性区的影响。对比分析不同采深条件下的塑性区扩展规律,从模拟结果的塑性区图可以看出塑性区基本呈圆形分布,随埋深增大巷道表面中部破坏范围向顶、底角均匀扩展,塑性区扩展范围增大;随着煤层埋藏深度的增加,围岩扩展范围的增速不断减缓,在两帮出现随深度增加塑性区范围逐渐不发生变化。可以得出,随埋深增大围岩塑性区扩展范围呈负指数形式扩展,变化量最终趋近于0。
  • 【期刊】 露天矿边帮压煤井工开采工作面塑性区分析

    刊名:煤炭技术 作者:侯殿坤 ; 赵燚 ; 张雪虎 关键词:塑性区 ; FLAC~(3D) ; 开采参数 机构:内蒙古科技大学矿业研究院 ; 内蒙古科技大学矿业研究院 年份:2019
    摘要:边帮压煤井工开采过程中,煤层顶板上部岩体的稳定性直接影响到煤炭资源的回收率和巷道安全。通过矿山地质资料与开采现状,运用FLAC~(3D)软件建立矿山边坡模型,并且模拟不同开采情况下边坡岩体的位移情况,对边坡岩体的稳定情况进行分析,从而选择出最优的开采参数进行生产,保障矿山生产安全和最大的经济利益。
  • 【期刊】 非等压圆形巷道围岩塑性区边界方程及应用

    刊名:煤炭学报 作者:王卫军 ; 董恩远 ; 袁超 关键词:塑性区 ; 非等压 ; 边界方程 ; 冒顶 ; 可接长锚杆 机构:湖南科技大学资源环境与安全工程学院 ; 湖南科技大学资源环境与安全工程学院 ; 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室 年份:2019
    摘要:由于双向非等压应力条件作用下的圆形巷道弹塑性问题求解难度较大,目前难以得到精确解析解。基于Mohr-Coulomb强度准则,将Kirsch解代入塑性条件中研究了非等压应力条件下圆形巷道围岩塑性区近似边界方程、分析了塑性区影响因素及形成力学机制。结果表明:侧压系数影响塑性区形态,原岩应力方向影响蝶形塑性区蝶叶方位,巷道半径与围岩岩性对塑性区形态均没有影响,但对塑性区的发育深度起着决定作用;侧压系数不等于1时,最大主应力方向不再平行于巷道切向,最小主应力方向不再经过巷道中心位置,引起围岩剪切破坏方向发生变化,而塑性区的扩展受控于最大剪应力的分布,此时塑性区形态偏离圆形;剪应力峰值点曲线与塑性区边界均随侧压系数变化而发生变化,但塑性区边界总是位于剪应力云图中最大剪应力峰值位置,且侧压系数越小主应力方向变化越大,塑性区不规则形态越明显;该求解方法没有考虑塑性区对弹性区应力的影响,属于近似求解法,但塑性区形态、发育规律与数值模拟结果相一致,并对解决工程问题具有指导作用,说明该塑性区边界方程近似解法是可信的。通过该近似方程能够掌握巷道围岩塑性区发育扩展规律,依此提出的可接长锚杆支护技术能够有效解决深部巷道锚杆易随顶板整体下沉、锚索破断引发的冒顶问题,较好的消除了冒顶隐患。
  • 【期刊】 大断面硐室围岩塑性区变形及稳定性控制

    刊名:煤矿安全 作者:王贺 ; 刘军 ; 肖治民 ; 周浩 ; 孙磊 ; 喻君 ; 石崇 关键词:大断面 ; 塑性区变形 ; 钻孔探测 ; 破坏特征 ; 支护参数 机构:河海大学土木与交通学院 ; 河海大学土木与交通学院 ; 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室 ; 河海大学安全与防灾工程研究所 年份:2019
    摘要:针对蓄水电站排水大断面硐室围岩塑性变形失稳问题,采用现场调研与弹塑性理论及损伤理论相结合的方法,建立了支护作用下硐室围岩变形力学模型,推导出了围岩塑性区半径及其变形解析解,并运用算例分析了围岩塑性区半径及变形演化规律。同时,采用钻孔窥视仪探测了大断面硐室围岩破坏特征,提出了采用浅部锚固-深部悬吊与注浆相结合的支护方法对大断面硐室围岩的稳定性进行控制。经现场实践表明,该方法能够使大断面硐室围岩变形及整体性得到有效控制,围岩的稳定性得到保障。
  • 【期刊】 煤层塑性区对坚硬顶板力学特性影响分析

    刊名:岩石力学与工程学报 作者:潘岳 ; 顾士坦 ; 王志强 关键词:塑性区 ; 采矿工程 ; 坚硬顶板 ; 支承压力 ; 弹性地基 ; 力学特性 机构:青岛理工大学土木工程学院 ; 青岛理工大学土木工程学院 ; 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地 ; 山东科技大学矿业与安全工程学院 年份:2015
    摘要:矿压分析中常将坚硬顶板下部煤层的支承关系全简化为弹性地基,忽略工作面前方煤层塑性区支承力降低的影响。针对此问题,将煤层分为靠近煤壁的塑性区和其前方的弹性区。鉴于煤层支承力峰值位于煤层塑、弹区交界处及塑、弹区段对顶板反力为连续的实际工况,提出一个煤层塑性区支承力非线性表达式,给出其支承力峰值确定法和2个峰值精度验证法。在已有研究中全为弹性地基(支承)假定的顶板分析基础上,对煤层塑、弹区支承的初次来压前推进某阶段坚硬顶板的力学特性进行分析。给出煤层塑性区段顶板挠度方程形式解,求得五段式顶板挠度方程中全部积分常数。算例表明:随采空区步距的增大,顶板下沉量不断增大,煤层塑性区支承力峰值逐渐增大和煤壁处煤层支承力有所减小,煤壁前方与采空区跨中的顶板弯矩均随之增大,但煤壁前方的弯矩峰值始终大于采空区跨中弯矩。在此阶段如顶板因弯矩过大发生断裂,断裂线将发生在煤壁前方煤层塑性区段。将所得结果与全为弹性地基(支承)假定的顶板特性进行比较。得到如下认识:顶板与煤层是承受上覆荷载的共同体,全为弹性地基(支承)假定的顶板在煤壁处所受煤层反力,是塑性区煤层对顶板支承力的若干倍。强大反力的支承使顶板弯曲程度小(相应弯矩峰值小),弯曲范围小(弯矩峰超前距小);煤层塑性区支承的顶板在煤壁处所受煤层支承力远小于前者,顶板通过加大弯曲变形和弯曲范围去抵抗顶板的上覆荷载,这使得顶板弯矩峰值和弯矩峰超前距有明显增加,顶板挠度比全为弹性地基(支承)假定的顶板挠度有全面、大幅度增加。顶板弯矩峰超前距与顶板超前断裂距相关,基于煤层塑性区支承的顶板弯矩峰超前距均在4 m以上,与大多现场检测到的顶板超前断裂距接近,相应的顶板的内力和挠度特性描述要更为贴近实际。
  • 【期刊】 侧压力对巷道塑性区分布规律影响的研究

    刊名:煤炭技术 作者:刘国保 ; 于明江 ; 李季 关键词:塑性区 ; 侧压力 ; 巷道围岩 ; 数值模拟 机构:中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院 ; 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院 年份:2015
    摘要:为了研究不同侧压力对巷道围岩塑性区分布规律的影响,首先基于巷道围岩的应力分布特征计算出围岩应力,然后以摩尔-库仑强度准则推导出巷道塑性区的边界方程。通过理论计算出了不同侧压力下巷道围岩塑性区的变化规律,并以数值模拟进行了验证,得出了不同侧压力系数下圆形巷道塑性区的分布规律,此分布规律与现场实测一致。
  • 【期刊】 基于塑性区扩展的巷道围岩控制原理研究

    刊名:采矿与安全工程学报 作者:袁超;王卫军;冯涛;余伟健;吴海;彭文庆; 关键词:塑性区;;支护阻力;;恶性扩展;;敏感部位 机构:湖南科技大学资源环境与安全工程学院煤矿安全开采技术湖南省重点实验室 ; 湖南科技大学资源环境与安全工程学院煤矿安全开采技术湖南省重点实验室 年份:2017
    摘要:采用理论分析、数值计算和现场试验等手段,研究了支护阻力对巷道围岩塑性区半径、几何分布形态与围岩连续性变形的影响,分析了围岩塑性区的形成与发展过程。研究结果表明:在现有支护技术条件下,支护阻力对围岩塑性区半径、围岩连续性变形影响十分有限;在巷道开挖卸荷初期,塑性区处于均匀扩展时段,围岩处于近似均匀协调非连续性变形,此时的支护对围岩变形限制效果并不明显;随着围岩卸荷程度的减弱,受高偏应力与采动应力的影响,塑性区进入恶性扩展时段,巷道围岩部分区域出现不均匀、不协调等连续性大变形,而锚杆(索)对这些大变形能产生较好的抑制效果。因此,对于软岩动压巷道的支护,在整体加固的同时,应对敏感部位加强支护,合理分配支护强度,支护结构具有适应性让压功能是阻止围岩不协调变形的关键。工程实践结果表明,采用"自动让压桁架锚索"为主体、"锚杆+锚索+钢筋网等支护"为辅助的综合控制技术能够保持软岩动压巷道围岩整体均匀协调变形,保障了巷道的长期使用。
  • 【期刊】 巷道蝶叶塑性区顶板冒落特征与层次支护研究

    刊名:中国安全生产科学技术 作者:贾后省 ; 李国盛 ; 翁海龙 ; 吉祥 关键词:塑性区 ; 冒顶 ; 层次支护 ; 接长锚杆 机构:河南理工大学 ; 河南理工大学 ; 能源科学与工程学院 ; 煤炭安全生产河南省协同创新中心 ; 河南理工大学 ; 能源科学与工程学院 ; 神华神东煤炭集团保德煤矿 年份:2017
    摘要:针对巷道蝶叶塑性区顶板破坏深度大、变形剧烈、冒顶事故频发等问题,综合现场调研、理论分析、数值模拟等方法,考虑巷道顶板不同服务阶段的变形破坏特点,研究分析了巷道顶板破坏失稳机理和不同层位顶板的控制要点,提出了以冒顶控制为主的顶板层次控制技术,阐明了辅助支护材料、普通长度锚杆、接长锚杆、长锚索对不同层位顶板的层次控制原理.据此,在保德矿81306工作面回采巷道蝶叶塑性区顶板进行了层次支护设计,并进行了顶板下沉量和接长锚杆支护力监测,结果表明:以冒顶控制为主的巷道顶板层次支护体系较好的维护了顶板整体稳定,保证了巷道安全与正常服务.
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