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基于复变函数的斜顶巷道围岩应力分布解析解

2021-07-27常聚才李万峰李世辉

煤炭工程 2021年7期
关键词:围岩

贺 凯,常聚才,李万峰,李世辉,李 冬

(1.安徽理工大学煤矿安全高效开采教育部重点实验室,安徽 淮南 232001;2.淮河能源控股集团有限责任公司,安徽 淮南 232001)

在开采倾斜煤层时,回采巷道往往沿煤层顶板掘进,以达到不破坏巷道顶板的目的。因此,形成了应用广泛的斜顶巷道。斜顶巷道围岩的应力分布是其支护设计的重要依据,但是,由于斜顶巷道断面的不规则性,其应力分布的求解是一个难题。前苏联科学家穆斯海里什维利提出的复变函数法可用于求解斜顶巷道围岩应力分布的解析解[1]。国内外学者运用复变函数法对不同断面巷道围岩应力分布做了很多研究[1-14]。萨文[2]和陈子荫[3]求解了各向异性弹性条件下椭圆形断面巷道的应力分布解析解;施高萍等[4]分析了原岩垂直应力和水平应力对矩形巷道顶板和巷帮中点的应力集中系数分布的影响规律;陈凯等[5]采用复变函数解法对矩形巷道围岩弹性应力分布进行了求解,获得了基于曲线坐标系的应力张量解析解,分析了高宽比和侧向压力对围岩应力分布的影响规律;侯化强等[6]通过复变函数法和弹塑性理论提出了矩形巷道围岩具有塑性滑动区、裂隙扩展区及围岩稳定区的“三区”理论;宁德义[7]结合复变函数法和鲍尔丁-汤姆逊黏弹性本构模型,得到深部矩形巷道围岩的粘弹性应力分布;袁林等[8]结合复变函数和广义开尔文模型推导出了矩形巷道周边应力集中系数表达式,并分析了应力集中系数和时间的关系。……

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