采動應力與采空區壓實承載耦合分析方法研究

蔣力帥，武泉森，李小裕，丁 楠

(1.山東科技大學 礦山災害預防與控制國家重點實驗室培育基地，山東 青島 266590; 2.山東科技大學 礦業與安全工程學院，山東 青島 266590)

采動應力與采空區壓實承載耦合分析方法研究

蔣力帥1,2，武泉森2，李小裕2，丁 楠2

(1.山東科技大學 礦山災害預防與控制國家重點實驗室培育基地，山東 青島 266590; 2.山東科技大學 礦業與安全工程學院，山東 青島 266590)

采空區垮落帶在覆巖沉降作用下的應力恢復對采動應力場有顯著影響。基于圍巖應力與采空區壓實承載的耦合作用，研究了垮落帶巖體壓實承載的力學特性及參數反演方法，分析了裂隙帶巖體的拉伸劣化力學特性，提出了采動應力場與采空區壓實承載耦合分析方法，通過實例仿真模擬分析進行了驗證。研究表明：垮落帶漸進壓實承載的力學特性是指數型表達式，壓縮剛度隨壓縮應變呈非線性增長。由雙屈服本構模型反演得到與理論解擬合度較好的垮落帶力學參數，實現了垮落帶壓實承載特性的仿真模擬。裂隙巖體劣化系數表達式反映了模量劣化特性，應變軟化本構模型增加模量劣化算法組成巖體劣化本構模型，實現了應變軟化和裂隙巖體模量劣化的動態分析，較真實嚴謹的反映裂隙帶巖體的力學特性。基于垮落帶與裂隙帶特征的仿真模擬，實現了采動應力場與采空區覆巖“兩帶”特征的耦合分析。通過工作面支承壓力場演化特征的實例仿真分析，驗證了采動應力場與采空區壓實承載耦合分析方法的可行性和正確性，提高了采動應力場和圍巖采動響應研究的嚴謹性和可靠性。……