煤矿矩形巷道围岩应力分析与破坏机理

"矩形巷道围岩应力分布及其破坏机理研究 (2011年)" 本文主要探讨了矩形巷道在开采过程中其周围岩石的应力分布规律以及相应的破坏机理。研究采用了复变函数理论，特别是保角变换方法，以解决煤矿矩形巷道围岩应力的问题。复变函数理论中的保角变换被用来将矩形孔口转化为单位圆，以此简化问题的求解。通过这个映射函数，研究人员能够将弹性力学中的矩形孔口应力问题转换为已知的圆形孔口问题进行分析，进而得到矩形巷道围岩的弹性解析解。 进一步的研究中，作者提出了一个关于矩形巷道围岩的“三区”理论。这个理论认为巷道围岩可以分为三个区域：塑性滑动区、裂隙扩展区和围岩稳定区。塑性滑动区是指受到应力作用后发生显著变形的区域；裂隙扩展区则是由于应力集中导致裂缝出现并逐渐扩展的区域；而围岩稳定区则相对较为稳定，其内部岩石在正常应力下保持完整性。通过对塑性区围岩裂隙扩展方向的计算，该理论为预测巷道稳定性提供了理论依据。 此外，文章还讨论了安全系数和裂隙扩展角的概念，这两个因素对于评估巷道的安全性和预测可能的破坏模式至关重要。安全系数是衡量巷道结构稳定性的重要指标，它反映了实际工作载荷与结构所能承受的最大载荷之间的比例。裂隙扩展角则是描述裂隙在岩石中扩散的方向，对理解围岩破坏模式有着直接影响。 这篇论文通过对矩形巷道围岩应力的解析计算和“三区”理论的提出，为矿井设计和安全管理提供了重要的理论支持。通过这些研究，工程师和地质学家可以更准确地预测和控制巷道的变形，预防因围岩破坏引发的事故，提高煤矿开采的安全性和效率。