引言
砌体梁和岩层控制的理论一直都在我国煤矿岩层控制的过程中被广泛应用,必要时更会对我国煤矿岩层控制理论发挥关键的作用。另外,多数薄板理论也已经被广泛认同。这样一种理论能够更好地解释矿压现象。本文针对我国西部浅埋深薄基岩煤层顶板的结构进行全面地分析,并有效地提出了基本顶初次破断的特殊结构,这样自然也就能够合理地解释我国浅埋深薄基层矿区煤层开采过程中的规律。本文主要分析考虑层间剪应力作用的煤矿岩层控制的理论,旨在给大家更多的参考性意见。
1.研究背景
在实际进行工程实践的过程中,专业人员需要利用计算关键层的方式来判断不同关键层之间的距离。可以看出,在实际观测的过程中确实和实际矿压存在着一定的偏差。一方面,专业人员对关键层不能够全面地进行判定,从而使得层间剪应力出现不同的作用[1]。层间剪应力也会对组合梁的整体性产生很显著的影响。但是,如果关键层出现断裂的现象时,覆盖在关键层上的岩石不一定会直接出现破碎。因此,对层间剪应力作用的煤矿岩层控制理论进行思考。
2.非均质组合梁应力求解
在判断煤矿覆岩关键层的过程中,专业人员更需要全面判断忽略层间内部剪应力的作用。如果覆岩在破断之后确实存在剪应力,岩层之间则不可以直接滑移,岩层也会成为一组非均匀的组合梁。
假设各个岩层的厚度、弹性模量和体积分别设定为一定的值,上面覆岩层的组合梁受到上部载荷的影响,端部又受到了剪力和弯矩的作用,自然会直接出现变形的情况。如果a点和b点所在横截面旋转了一个角度之后,自然会出现各种不同的问题。假设内部中性层为ab,ab为一个纵向纤维,在内部纤维发生弯曲之后,其纤维ab的长度也会发生变化。
aby''=+(ρ+y)dθ
其中,式子中的ρ表示的是中性层内部的曲率半径,y为纤维,ab则为中性层的距离。
3.关键层破断距修正
当上面覆盖岩层不能够引发岩层脱层时,所有的岩层就会形成一个组合梁的形似。本文在发展的过程中只考虑了关键层和相邻层间剪应力的作用,却直接忽略了其他岩层之间的岩层剪应力。大家可以借助以下几个步骤来判断关键层和内部的破断距:
第1步,专业人员需要根据文献内部的内容判断出硬岩层中的位置。多数硬岩层指的也是关键层内部的内容。在实际忽略层之间,多数变形内部的内容将会小于下部的岩层[2]。但是却没有和其他变形的岩层发挥一定的协调作用。于是,更多的人就会判断出内部岩层所有的岩层和控制的软岩层。
第2步,注意计算关键层内部的破断距。先要假设硬岩和上位相邻岩层没有发生脱层的组合梁。多数的组合梁将会收到载荷的影响。关键的人员更可以运用关键层的载荷数据来计算相关的内容。硬岩层1和相邻的岩层2会受到不同载荷的影响。
如果将存在于上面的岩层设定为固定的支架,其宽度主要为单位宽度。专业的人员可以在分析最大抗拉强度之后确定内部的破断距。其中,最大的拉应力主要出现在弯矩内。
4.柔性控制层的概念
当关键层被破坏之后,关键层上面覆盖的岩层不一定能够同时被破坏。上面覆盖的某一岩层甚至会直接被破坏,最终起到关键层的作用。关键的人员需要控制该层和上一层的岩层。图1有效地显示了双层岩层开采的新模式。从图1中可以看出,煤层上覆盖的岩层中为主要的关键层。如果在发展的过程中只存在岩层1和岩层2。各大岩层的厚度、体积力和抗拉强度都,会发挥重要的作用。hi=(i=1,2)、αi=(i=1,2)、 Ei=(i=1,2)。可以看出,柔性控制层中的诸多指标都可以发挥重要的作用。
在考虑到岩层2对岩层1的作用之后,如果岩层1和岩层2不会发生脱层,则可以直接计算岩层的极限跨越距离为:
5.判别柔性控制层
图2为内部的一组岩层。其中,岩层为内部的关键层。控制层上面将会直接覆盖多层变形移动的过程中。各个岩层的厚度也会有所不同,进而岩层抗拉强度也会有所不同。
岩层1内部的关键层在发生断裂之后,如果上面覆盖的岩层中存在着柔性的控制层,其多数柔性控制层会直接对关键层产生控制的作用。于是,更多的上覆岩层也就会发生变形。因此可以做如下的判断:如果关键层1发生破坏和断裂之后,其关键层内部的距离可以被确定为L1。于是,在一定条件下可以将2-n内部的岩层重新设定为一组新的岩层。在此基础上,相关人员更可以在分析文献中的内容之后寻找新的硬岩层。根据新的岩层,专业人员可以分为如下两种情况:
第一,在新的岩层组内部,硬岩的数目为1,岩层2也可以发挥重要的作用。关键时刻,岩层2可以更好地控制3-n内部的全部岩层。在计算出硬岩2种的断距为L2,主要可以满足如下的条件:
L2>L1
多数的岩层2内部为柔性的控制层,当关键层1出现破碎的状态之后,岩层2就会在第一时间成为关键层,这样也会直接支撑覆岩层发挥作用,最终就会使得上面覆盖的岩层不会出现变形的情况。如果L2
6.工程案例
某煤矿上方数据的岩层数据如表1所示:
从表1的内容可以看出,多数硬岩层的数量为1,岩层1为硬岩,多数岩层1就可以被定为关键性岩层。关键性岩层将会直接和相应的邻岩层相互地连接在一起,其抗剪的强度可以被确定为0.6MPa。
(1)计算关键层内部的破断距
可以看出,关键层1和岩层2会有效地结合在一起,进而在让截面转化之后得到新的截面。如图3所示,截面B对中性轴z会产生不同的影响。
IBz=243.832m4
(2)判断柔性关键层
多数关键层1在破碎之后,专业人员可以将2-3层岩层看作一种新的岩层,新的岩层中,硬岩层的数目为1,另外的岩层2为硬岩。专业人员会直接忽略岩层2和岩层3之间存在剪应力。在运用合适的硬岩破碎计算方法之后,可以得到L2=25.03。如果L2>L1,岩层2中的控制层为柔性控制层,几乎不会对关键层1造成很大的伤害[3]。多数岩层2在断裂之后,岩层3也会随之断裂。目前,岩层3都不属于柔性控制层。
7.结束语
从上述的分析可以看出,多数关键层在断裂之后,上面覆盖的岩层可能会存在于某一岩层内部,并随之不断地断裂。理论上更应该控制以上多层岩层。可以看出,多层柔性控制层自然能够更好地控制岩层的变形。通过比较各层岩层之间的破断距和关键层内部的破断距之后,关键人员就需要在确定柔性控制层的基础上探讨控制层对关键层的影响。
摘要：目前,专业人士已经通过运用与煤矿开采关键层相关的理论来发现煤矿岩层内部的内容,并取得了更好的效果。该理论更合理地解释了煤矿开采矿压整体的现象。煤矿在开采的过程中会出现岩层断裂,当所有岩层在失去稳定之后就会使得内部的结构发生变化,但是却直接忽略了层与层之间的剪应力对覆岩破断内部运行的规律。正因为岩层之间都会存在着这样一个假设。因此,相关人员需要通过建立组合梁力学模型来获得梁剪应力的理论解释。专业的人员更需要通过层间剪应力内部关键层的判断步骤来更好地解释关键层内部的计算公式。本文结合工程案例来考虑层间剪应力作用下煤矿岩层的控制理论。
关键词：层间剪应力,煤矿岩层,控制理论,思考策略
参考文献
[1] 钱鸣高,李鸿昌.采场上覆岩层活动规律及其对矿山压力的影响[J].煤炭学报,2017(5):39-42.