基于应变软化模型的煤柱采动应力分布精细化数值模拟
2021-11-19冯旭阳陆银龙
中国矿业 2021年11期
关键词:模型
韩 磊,冯旭阳,陆银龙
(1.山煤集团煤业管理有限公司,山西 太原 030006;2.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏 徐州 221116)
在煤矿工作面回采过程中,采场周围空间应力分布出现剧烈变化,即采动应力。准确掌握采场周围煤柱采动应力分布规律对护巷煤柱留设以及巷道布置与支护设计具有参考意义。由于实际工程中煤矿井下环境复杂,采用现场大规模原位监测手段来获得工作面周围采动应力分布情况往往费时费力;而数值模拟方法由于其具有操作简单、适用性强、成本低等显著优点,目前已成为研究采动应力分布的一种重要手段与方法[1-4]。
目前,国内外学者大多利用基于摩尔-库伦模型的FLAC3D数值模拟方法来研究工作面周围采动应力分布规律。尽管摩尔-库伦模型能反映煤岩体在屈服时与平均应力和偏应力间相关的特性,但是该模型不能体现主应力对煤岩体屈服和破坏后力学特性的影响,因而无法准确描述煤岩体破坏后的应力跌落的特征[5]。因此,采用基于摩尔-库伦模型的FLAC3D数值模拟方法难以有效模拟工作面回采过程中由于顶板垮落而导致的采动应力转移的现象,与实际情况存在较大差别。
针对这一数值模拟技术的瓶颈,一种较好的解决思路是采用应变软化(SS)模型来代替传统的摩尔-库伦(MC)模型。SS模型是通过弱化煤岩体峰后的黏聚力与内摩擦角来实现描述煤岩体峰后变形屈服的过程[6]。王治文等[7]通过FLAC3D研究了坚硬顶板深孔预裂爆破的方案及参数;……
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