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钱鸣高(钱鸣高在煤矿领域地位)
岩层,顶板,煤层钱鸣高(钱鸣高在煤矿领域地位)
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
钱鸣高的介绍
钱明高,1932年12月生,江苏无锡人,著名矿业工程专家、中国工程院院士,中国矿业大学教授,中国矿山压力和岩层控制学科的主要创始人之一,提出了采矿场复岩层受开采影响断裂后形成的构造模型,即“石兆良”力学模型,弹性地揭示了露井岩层之后1995年当选为中国工程院院士。
理论分析与数值模拟研究
经过近60年的历史,在对煤层顶板覆岩破坏规律的研究中,主要发展和应用了“上三代”理论、“四代”理论、关键层理论、岩体力学等理论。“上三带”是变形破坏后的复岩分为落带、导水裂隙带、弯曲带的理论,已经成为普遍共识,成为复岩变形破坏研究的基础理论。在“三大”的基础上,古筝法(1999)指出,弯曲带底部存在双层带,采场顶板某岩层的下沉、弯曲、断裂、塌陷都是以该岩层和上部岩层的脱离为前提,即“四大”理论。中国矿业大学吕良杰和田明高提出了关键层理论,认为屋顶中荷载力最大、强度最大的岩层是关键层,关键层的强度决定屋顶的破坏形式。岩石力学理论广泛应用于顶板复岩变形破坏研究,煤层顶板被认为是弹塑性复合岩梁、悬臂、复合薄板、复合壳体等模型,用于分析顶板变形破坏特性。基于岩体力学的数值模拟也得到了广泛的应用。
根据顶板岩层破坏理论,落带、导水裂缝带在煤层开采前,煤层及其顶、底岩层都处于静态平衡状态。煤层开采后开采的地方出现了自由空间,破坏了原来的静平衡状态,周围压力集中在这个自由空间的顶部、底部和4壁上。自由空间不大时,会形成平衡压力拱,拱内的岩体依靠自连接结合力(强度)保持稳定。随着彩弹工作面的推进,自由空间(goaf)不断扩大,顶板上压力拱的跨度也随之扩大,如果延伸到一定限度,goaf顶压力拱内的岩体重量会破坏该跨度下的连续力(主要是岩体的抗拉强度和抗剪强度)。在没有支撑或填充的情况下,顶板压力拱内的岩体随着落台上方的落岩块越来越紧密而向下移动,当移动量足以使岩层破裂时,就会发生垂直于一系列层面的断裂裂缝,以及岩层和岩层之间的双层裂缝。(约翰f肯尼迪,美国电视剧)裂缝和双层裂缝相交,形成互相贯穿的度数裂缝。
因此,上板岩体被认为是岩梁、裂隙体梁、悬臂梁、组合薄板、组合壳体等结构,并以力学理论为基础分析了老的上板岩层的梁平衡、裂隙体梁平衡(结构滑移不稳定性、结构变形不稳定性),但由于上板岩体是大范围的复杂地质体,力学分析复杂,难以解决,无法提供目前,乐乐大学的理论解法是基于对乐乐岩体破裂性的认识。也就是说,当下落岩石的体积满足KHCOSOSOSOSLA=M HCOSOSOSOSFLAN时,上覆岩层已经得到了落岩块开采未分层缓倾斜的单薄煤或中厚煤层和厚煤层的第一层时,会出现下降带高度。
,m为采厚,为煤层倾角,k为破碎膨胀系数。膨胀系数的分布不能反映随着岩石刚度的增加而下降的高度,因此很难应用。
近年来,各种数值模拟技术在岩土力学中得到了长足的发展和广泛的应用。国内不少学者已将各种数值方法引入采矿理论和煤矿开采导水裂隙带高度研究等方面,取得了不小的突破性进展。
有限单元法是解决岩石、土体力学问题的有效数值计算方法,从线性弹性连续结构有限单元分析发展为节理裂隙有限单元、屈服变形导致局部破坏有限单元、非线性蠕变有限单元分析。很多成熟的大型通用应用软件,如ADINA、ANSYS等。应用有限单元法,在连续介质力学和损伤介质力学的基础上,东北大学岩石破裂和不稳定研究中心研究开发了岩石破裂和不稳定分析系统(RockFractureProcessAnalysis,RFPA2D)。RFPA2D提供了相变分析模型,分析了从材料初始杆损伤延伸到后期宏观裂纹的破裂全过程。通过提供材料不同成分的力学特性参数和相变后的力学响应参数,完成了岩石、混凝土和复合材料的破裂过程分析,可以完成介质破裂后的分离和接触处理。
数值分析方法的理论本身和采用的算法仍然有局限性。近年来发展起来的快速拉格日分析(FLAC)是一种很好地吸收上述方法优点,克服缺点的新的数值分析方法(黄润秋,许康,1994)。FLAC引入矿山地质领域及导水裂缝带高度预测,取得了满意的结果(赵海1998;刘曾辉,2006年;武强,2002年)。
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