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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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煤层底板加固中浆液充填套管的空间受力特征及其应用

作者(Author):

  • 李见波
  • 许延春
  • 尹尚先

作者单位:

  • 华北科技学院 安全工程学院
  • 中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院

关键词:

  • 注浆加固
  • 浆液充填
  • 套管
  • 分布荷载
  • 支承压力
  • 抗弯刚度
  • 摘要
  • 论文图表
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为研究底板加固中浆液充填套管对底板岩层变形影响,以套管为主要研究对象,建立采动作用下浆液充填套管在底板岩层中的力学作用模型,理论分析浆液充填套管的应力分布和作用机制并进行验证。将采空区四周支承压力分区,根据集中力作用下半空间体内应力解,通过角点法积分得到矩形基底三角形分布支承压力角点下的一点应力状态,并运用辅助线法和叠加法得到了采空区下方底板岩层中任一点的空间应力分布。然后,基于浆液充填套管破断形态和抗弯刚度,结合采动作用下底板岩层变形破坏特征及套管布置方式,建立以浆液充填套管为中心的套管与岩层耦合作用力学模型,阐明了弹塑性极限平衡条件下浆液充填套管的空间受力特征及对底板岩层变形影响机制,得到了浆液充填套管在准破坏区界点处的弯矩公式和基于抗弯刚度和许用应力的套管容许最大变形公式。最后,根据工程实例建立数值模型,计算结果表明轴向上套管垂向位移形态以破坏区为界分为2段,破坏区内套管位移较大,套管位移形态阐明套管发生弯曲变形过程。施加套管时监测点位移变形量小于未施加套管时的变形量,且套管长度越大变形量越小,验证了浆液充填套管具有抵抗岩层变形的作用。数值计算结果与理论分析相符,组合浆液充填套管能够提高底板岩层抵抗变形的性能。

李见波,许延春,尹尚先.煤层底板加固中浆液充填套管的空间受力特征及其应用[J].煤炭学报,2021,46(7):2245-2253. LI Jianbo,XU Yanchun,YIN Shangxian.Spatial stress characteristics of casing pipes filled with slurry and its engineering application[J].Journal of China Coal Society,2021,46(7):2245-2253.
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