本發(fā)明涉及采礦技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種獲取采礦工作面端頭應(yīng)力集中系數(shù)的方法。

背景技術(shù)：

自中國(guó)煤炭工業(yè)界推廣長(zhǎng)壁開(kāi)采技術(shù)以來(lái)，國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者對(duì)其研究得出一系列有益結(jié)果，并進(jìn)行了推廣應(yīng)用。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，在長(zhǎng)壁開(kāi)采技術(shù)中延伸出眾多能夠緩解工作面交替緊張、減少資源浪費(fèi)的技術(shù)方法，如：沿空留巷技術(shù)、沿空掘巷技術(shù)、留小煤柱掘巷技術(shù)等。以上技術(shù)在特定的地質(zhì)條件下已取得了成熟，但當(dāng)涉及到大采高、礦壓顯現(xiàn)劇烈、大傾角等煤層條件時(shí)卻顯得無(wú)能為力。

目前針對(duì)以上技術(shù)提出了眾多理論及方法：李化敏將留巷上覆關(guān)鍵層抽象成梁結(jié)構(gòu)，建立圍巖大結(jié)構(gòu)平衡理論，計(jì)算支護(hù)阻力，有效指導(dǎo)巷內(nèi)支護(hù)、巷旁支護(hù)等。經(jīng)過(guò)李迎富發(fā)展，針對(duì)關(guān)健塊建立三角板結(jié)構(gòu)，論述了支護(hù)與關(guān)健塊穩(wěn)定性的關(guān)系。以上理論均認(rèn)為覆巖“大結(jié)構(gòu)”是影響巷道圍巖變形和穩(wěn)定的直接原因，同時(shí)指出控制關(guān)健塊的旋轉(zhuǎn)下沉是留巷成功與否的關(guān)鍵。為得出巷道支護(hù)阻力精確解，學(xué)者們確立了大結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀等數(shù)據(jù)計(jì)算方法，如表1所示，錢鳴高、李化敏等多位學(xué)者應(yīng)用彈性力學(xué)原理針對(duì)巷道煤壁邊緣到深部的受力規(guī)律，計(jì)算得出煤壁塑性區(qū)范圍以及關(guān)健塊在煤壁側(cè)斷裂位置；學(xué)者將采場(chǎng)關(guān)鍵層抽象成板結(jié)構(gòu)，并按照采場(chǎng)初次來(lái)壓、周期來(lái)壓時(shí)關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)之間的作用關(guān)系，假設(shè)板結(jié)構(gòu)邊界條件分別為四邊固支、三邊固支一邊簡(jiǎn)支，從而計(jì)算得出采場(chǎng)頂板初次來(lái)壓、周期來(lái)壓時(shí)關(guān)健塊長(zhǎng)度；國(guó)外Colwe l l學(xué)者在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式(4)計(jì)算充分采動(dòng)角及冒落帶高度，國(guó)內(nèi)外計(jì)算方法、適用條件略有差異，但在計(jì)算精度要求不高的條件下能夠有效指導(dǎo)生產(chǎn)。

表1采場(chǎng)結(jié)構(gòu)幾何計(jì)算統(tǒng)計(jì)

表1內(nèi)公式中：h_d為巷道高度(m)；p_x為巷幫煤體的支護(hù)阻力(MPa)；c₀、分別為煤巖層界面的凝聚力(MPa)、內(nèi)摩擦角(°)；k為應(yīng)力集中系數(shù)；H為埋深(m)；γ為上覆巖層平均容重(kN/m³)；λ為側(cè)壓系數(shù)，λ＝μm/(1-μm)；μm為煤體的泊松比；S₀為工作面長(zhǎng)度(m)；l_i為斷裂板長(zhǎng)度(m)；l為基本頂初次垮落步距(m)；H_M為煤層中線到地表距離；H₀為覆巖破壞高度；h_s為采高。

在上述理論指導(dǎo)下，針對(duì)頂板大結(jié)構(gòu)在各時(shí)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，明確巷旁、巷內(nèi)支護(hù)在頂板巖層各階段的作用，并且在實(shí)踐中針對(duì)不同成巷方式對(duì)其采空側(cè)巷旁支護(hù)分別提出不同的研究重點(diǎn)：1.煤柱寬度研究、2.巷旁支護(hù)阻力研究、3.巷旁支護(hù)寬度研究等。但是研究發(fā)現(xiàn)，即使是在頂板巖層巖石參數(shù)、采場(chǎng)結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)符合實(shí)際，將參數(shù)帶入理論公式后，發(fā)現(xiàn)計(jì)算得出的支護(hù)參數(shù)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)仍存在較大差異。研究發(fā)現(xiàn)學(xué)者們?cè)谶x取煤幫應(yīng)力集中系數(shù)時(shí)存在隨意性，往往k值取為常數(shù)，卻不給出選擇理由，導(dǎo)致K值與實(shí)際有較大出入。在薄煤層、近水平條件下應(yīng)力集中系數(shù)的選擇對(duì)生產(chǎn)影響或許不太重要，但涉及大采高、急傾斜煤層時(shí)必須高度重視應(yīng)力集中系數(shù)對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)造成的影響。而錯(cuò)誤地估計(jì)應(yīng)力集中系數(shù)，也將對(duì)工作面開(kāi)采造成安全隱患。

宋鎮(zhèn)騏等采用數(shù)值模擬針對(duì)煤幫應(yīng)力集中系數(shù)與影響因素之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，煤巖物理力學(xué)參數(shù)、采高、埋深、圍巖物理力學(xué)參數(shù)等共同決定著集中系數(shù)的大小。顯然Majdi提出的公式已經(jīng)不再適用，式中：h_s為采高；E_p為煤巖彈性模量；E_g為矸石彈性模量；L_W為工作面傾向?qū)挾取?/p>

因此需要重新找到一種適用性較強(qiáng)的端頭應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算方法，以用于采場(chǎng)結(jié)構(gòu)幾何計(jì)算，提高工作面開(kāi)采安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種工作面端頭應(yīng)力集中系數(shù)的獲取方法，以找到一種適用性較強(qiáng)的端頭應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算方法，用于采場(chǎng)結(jié)構(gòu)幾何計(jì)算，提高工作面開(kāi)采安全性。

本發(fā)明工作面端頭應(yīng)力集中系數(shù)的獲取方法，包括以下步驟：

1)建立采場(chǎng)開(kāi)采穩(wěn)定后的采礦區(qū)模型，所述采礦區(qū)模型的工作面長(zhǎng)度為L(zhǎng)_w，工作面平均埋深為H，工作面采高為h_s，采礦區(qū)覆巖破壞高度為h_d，煤層采出體積為V_m，工作面面積為S_m，應(yīng)力釋放區(qū)體積為V，應(yīng)力釋放區(qū)面積為S，煤層傾角為α；

2)通過(guò)公式獲得采礦區(qū)覆巖破壞高度；

3)通過(guò)公式F_a＝σ_a·S_a＝γH_aL_w·1m＝γL_W(H-H_d)·1m獲得上覆巖層轉(zhuǎn)移的總重力，其中F_a為采空區(qū)上覆巖層總重量，σ_a為卸壓區(qū)上部覆巖層應(yīng)力，S_a為工作面表面積，H_a為卸壓區(qū)距地表高度；

4)通過(guò)公式確定大傾角煤層傾向方向充分采動(dòng)邊界線與水平線的夾角，其中β₁、β₂分別為上、下山充分采動(dòng)邊界線與水平線夾角；D₀為充分采動(dòng)時(shí)距開(kāi)采線水平距離；k₁為與巖層物理力學(xué)參數(shù)有關(guān)的參數(shù)，取值范圍為0.5～0.8；

5)通過(guò)公式獲得作用于下部巖柱體的壓力F_a1；

6)通過(guò)公式獲得煤體應(yīng)力增高區(qū)內(nèi)的應(yīng)力σ_a，并通過(guò)公式σ_a(v)＝σ_acosα獲得在煤體處的垂直應(yīng)力σ_a(v)；

7)通過(guò)公式獲得應(yīng)力集中系數(shù)k。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明工作面端頭應(yīng)力集中系數(shù)的獲取方法，通過(guò)建立采礦區(qū)模型，并利用在封閉系統(tǒng)內(nèi)能量守恒定律，考慮到工作面開(kāi)采后，煤層中儲(chǔ)存的應(yīng)變能發(fā)生釋放、轉(zhuǎn)移時(shí)造成工作面上覆巖層發(fā)生破壞、堆積的原因，從而建立了關(guān)于工作面卸壓區(qū)高度、覆巖破壞角度等的平衡公式，間接得出工作面端頭應(yīng)力集中系數(shù)K的求解方法，該求解方法能適用性較強(qiáng)，將其用于采場(chǎng)結(jié)構(gòu)幾何計(jì)算，能很大的提高工作面開(kāi)采的安全性。

附圖說(shuō)明

圖1為采礦區(qū)模型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中沿A-A的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為采礦區(qū)模型的力學(xué)模型圖；

圖4為應(yīng)力集中系數(shù)分布曲線圖；

圖5為矸石應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

本實(shí)施例工作面端頭應(yīng)力集中系數(shù)的獲取方法，包括以下步驟：

1)建立采場(chǎng)開(kāi)采穩(wěn)定后的采礦區(qū)模型，所述采礦區(qū)模型的工作面長(zhǎng)度為L(zhǎng)_w，工作面平均埋深為H，工作面采高為h_s，采礦區(qū)覆巖破壞高度為h_d，煤層采出體積為V_m，工作面面積為S_m，應(yīng)力釋放區(qū)體積為V，應(yīng)力釋放區(qū)面積為S，煤層傾角為α；

2)通過(guò)公式獲得采礦區(qū)覆巖破壞高度，H_d即為h_d；

3)通過(guò)公式F_a＝σ_a·S_a＝γH_aL_w·1m＝γL_W(H-H_d)·1m獲得上覆巖層轉(zhuǎn)移的總重力，其中F_a為采空區(qū)上覆巖層總重量，σ_a為卸壓區(qū)上部覆巖層應(yīng)力，S_a為工作面表面積，H_a為卸壓區(qū)距地表高度；請(qǐng)補(bǔ)充1m的具體含義；

4)通過(guò)公式確定大傾角煤層傾向方向充分采動(dòng)邊界線與水平線的夾角，其中β₁、β₂分別為上、下山充分采動(dòng)邊界線與水平線夾角；D₀為充分采動(dòng)時(shí)距開(kāi)采線水平距離；k₁為與巖層物理力學(xué)參數(shù)有關(guān)的參數(shù)，取值范圍為0.5～0.8；

5)通過(guò)公式獲得作用于下部巖柱體的壓力F_a1；

6)通過(guò)公式獲得煤體應(yīng)力增高區(qū)內(nèi)的應(yīng)力σ_a，并通過(guò)公式σ_a(v)＝σ_a cosα獲得在煤體處的垂直應(yīng)力σ_a(v)；

7)通過(guò)公式獲得應(yīng)力集中系數(shù)k。

本實(shí)施例中公式的獲得過(guò)程如下：

第一步：根據(jù)能量守恒定律，在一個(gè)封閉采礦區(qū)系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)總能量是守恒的，而工作面的開(kāi)采活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致煤體及圍巖組成的封閉系統(tǒng)內(nèi)能量平衡受到干擾，封閉系統(tǒng)能量失穩(wěn)到再平衡過(guò)程中能量發(fā)生了轉(zhuǎn)移。由于煤層開(kāi)挖后采空區(qū)側(cè)直接頂垮落、堆積，導(dǎo)致直接頂儲(chǔ)存的應(yīng)變能釋放并向圍巖內(nèi)轉(zhuǎn)移。而能量的釋放轉(zhuǎn)移又造成頂板覆巖發(fā)生變形、離層、塑性破壞等。隨著工作面的推進(jìn)，采空區(qū)側(cè)頂板發(fā)生持續(xù)破壞，直至矸石壓實(shí)并穩(wěn)定，這就形成了采空區(qū)圍巖卸壓區(qū)。應(yīng)力向采空區(qū)兩側(cè)轉(zhuǎn)移形成壓力集中區(qū)。

因此，可以認(rèn)為煤體中儲(chǔ)存的彈性能的釋放、轉(zhuǎn)移是造成覆巖破壞、堆積的原因，根據(jù)能量模型理論，可以將勢(shì)能公式(1)寫(xiě)為：

Π＝U_m-U_d-G

公式(1)中：Π為系統(tǒng)總勢(shì)能，在封閉系統(tǒng)內(nèi)勢(shì)能Π＝0，U_m為煤巖體儲(chǔ)存的總應(yīng)變能，U_d為卸壓區(qū)垮落矸石儲(chǔ)存的應(yīng)變能，G為導(dǎo)致圍巖破壞所消耗的應(yīng)變能。

在能量模型中公式(1)的成立，需作出如下假設(shè)：1.煤層開(kāi)挖前后系統(tǒng)均處于平衡狀態(tài)，忽略中間狀態(tài)；2.采動(dòng)應(yīng)力對(duì)圍巖物理力學(xué)參數(shù)不造成影響；3.系統(tǒng)為連續(xù)彈性體。

第二步：通過(guò)公式(2)：計(jì)算煤巖體儲(chǔ)存的總應(yīng)變能，

公式(2)中：為未開(kāi)采前中煤層所受壓力；為垂直位移分量；X_i為巖體單位體力；

在煤層開(kāi)采中，巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)屬于小結(jié)構(gòu)，相對(duì)于整個(gè)采場(chǎng)的礦壓規(guī)律來(lái)說(shuō)，影響不大，因此可將公式(2)改寫(xiě)為公式(3)：

而可通過(guò)公式(4)：表示，

可通過(guò)公式(5)：表示，式中：E為巖石彈性模量，σ_v為圍巖初始應(yīng)力，H為工作面平均埋深；γ為巖石單位容重，v為巖石泊松比。

將公式(4)、(5)帶入公式(3)，得公式(6)：

式中：代表S_m的慣性矩。

根據(jù)平行軸定理，可將慣性矩寫(xiě)成公式(7)：I＝I₀+A_mH_M²，式中：I₀為煤層開(kāi)挖區(qū)域的梁慣性矩；A_m為煤層橫截面；H_M＝H+h_s/2為地表到煤層中線的平均值；式中I₀、A_m可由公式(8)：A_m＝L_w×h_s，計(jì)算；將公式(8)和(7)帶入公式(6)，因此可最終得到煤層儲(chǔ)存的應(yīng)變能為：

第三步：計(jì)算卸壓區(qū)垮落矸石儲(chǔ)存的應(yīng)變能U_d

在采空區(qū)卸壓區(qū)內(nèi)，矸石以堆積、鉸接、砌體梁等破壞后穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形態(tài)存在，并儲(chǔ)存應(yīng)變能。卸壓區(qū)離散結(jié)構(gòu)的應(yīng)變能由彈性應(yīng)變能和粘塑性應(yīng)變能兩部分組成。短時(shí)期內(nèi)，在覆巖壓力作用下，矸石力學(xué)性能如彈性模量、粘性系數(shù)等不變，因此，粘塑性應(yīng)變能可以忽略。因此，短期內(nèi)矸石系統(tǒng)的總應(yīng)變能等于矸石儲(chǔ)存的彈性應(yīng)變能。將卸壓區(qū)看作一個(gè)分離的系統(tǒng)，其應(yīng)變能由以下公式(10)：計(jì)算，式中：σ為矸石所受的軸向應(yīng)力，計(jì)算時(shí)認(rèn)為是矸石的單軸抗壓強(qiáng)度σ_mc；ε為應(yīng)力對(duì)應(yīng)的應(yīng)變；A_d為卸壓區(qū)單位面積A_d＝L_w·1m。

矸石應(yīng)力-應(yīng)變曲線由公式(11)：擬合，式中：a、b、c均為擬合常數(shù)。將公式(11)帶入(10)式，得公式(12)：

第四步：計(jì)算導(dǎo)致圍巖破壞所消耗的應(yīng)變能G

覆巖在應(yīng)力作用下，發(fā)生損傷變形，以損傷耗散能的方式發(fā)生能量擴(kuò)散，宏觀上表現(xiàn)為巖層斷裂、離層、垮落。因此針對(duì)各項(xiàng)同性損傷，其Y(請(qǐng)補(bǔ)充Y的具體含義)可通過(guò)公式(13)：表示，其中D由公式(14)：表示，公式中D為極限損傷變量，σ_c為巖石破壞強(qiáng)度，σ_eq為Von Mises等價(jià)應(yīng)力，為巖石內(nèi)摩擦角，c為巖石粘結(jié)力。

斷裂力學(xué)經(jīng)典理論表明，損傷是由等價(jià)應(yīng)力引起的裂紋擴(kuò)展以及靜水應(yīng)力引起的空洞生長(zhǎng)兩方面造成的。因此公式(13)可以由公式(15)：公式(16)：表示，式中：S_ij為應(yīng)力偏張量，σ_m為靜水應(yīng)力；將公式(15)、(16)帶入公式(13)得到公式(17)：則卸壓區(qū)垮落矸石儲(chǔ)存的應(yīng)變能G可通過(guò)公式(18)：獲得。

再根據(jù)公式(1)中描述的能量對(duì)應(yīng)關(guān)系，將公式(9)、(12)和(18)分別帶入公式(1)式，即得獲得采礦區(qū)覆巖破壞高度的表達(dá)公式(19)：

本實(shí)施例工作面端頭應(yīng)力集中系數(shù)的獲取方法，通過(guò)建立采礦區(qū)模型，并利用在封閉系統(tǒng)內(nèi)能量守恒定律，考慮到工作面開(kāi)采后，煤層中儲(chǔ)存的應(yīng)變能發(fā)生釋放、轉(zhuǎn)移時(shí)造成工作面上覆巖層發(fā)生破壞、堆積的原因，從而建立了關(guān)于工作面卸壓區(qū)高度、覆巖破壞角度等的平衡公式，間接得出工作面端頭應(yīng)力集中系數(shù)K的求解方法。

下面對(duì)通過(guò)本發(fā)明方法所確定的k值的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證：

選擇中國(guó)西南部廣旺礦區(qū)唐家河煤礦3153綜采工作面作為研究地點(diǎn)。地質(zhì)條件介紹：工作面埋深400m，走向長(zhǎng)度505m，傾斜長(zhǎng)度91m。煤層平均傾角為45°且起伏不大，煤質(zhì)較軟，煤厚2.1m；直接頂為深灰色泥巖，厚度為5m。老頂為灰白色細(xì)砂巖，厚度約為12m。直接底為灰黑色泥質(zhì)粉砂巖，夾雜煤線，厚度為1m。老底為灰白色泥質(zhì)粉砂巖，夾雜煤線，厚度為8m。

唐家河3153工作面采用綜采生產(chǎn)方式，采空區(qū)頂板采用全部垮落法處理，即采空區(qū)頂板隨支架前移自行垮落充填，過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，得到其k值為1.41。

同時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣及實(shí)驗(yàn)室壓縮試驗(yàn)，獲得了3153工作面頂?shù)装鍘r層物性參數(shù)如下表2所示：

表2

第一：采用相似分析

針對(duì)3153工作面實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行相似模擬實(shí)驗(yàn)，模擬工作面傾向并一次采全高2.1m，工作面長(zhǎng)90m，傾向方向長(zhǎng)度達(dá)到充分采動(dòng)。相似模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用“可旋轉(zhuǎn)箱式物理相似模擬試驗(yàn)臺(tái)”，可以模擬任意傾角的巖層，模型規(guī)格為：長(zhǎng)×高×寬＝2m×2m×0.3m。根據(jù)工作面情況實(shí)驗(yàn)選擇幾何相似比為：C_l＝100；時(shí)間相似比：C_t＝10；容重相似比：C_γ＝1.67；應(yīng)力相似比：C_σ＝166.67。模型上部邊界采用杠桿式壓力傳導(dǎo)設(shè)備，施加0.1MPa均布載荷。并針對(duì)試驗(yàn)對(duì)象位移、應(yīng)力進(jìn)行觀測(cè)，工作面基本參數(shù)通過(guò)實(shí)際測(cè)量獲得，具體值由表3統(tǒng)計(jì)可知，在工作面下部沿煤層與頂板之間的層理布置一排應(yīng)力檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)等效相似間隔為2m。

表3相似模擬工作面基本參數(shù)

煤層開(kāi)采前后，受采動(dòng)影響，煤壁應(yīng)力發(fā)生改變，通過(guò)監(jiān)測(cè)能獲得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)完整的應(yīng)力與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，忽略中間過(guò)程，將最終工作面穩(wěn)定后的應(yīng)力值分別對(duì)初始應(yīng)力值歸一化處理，就能得到各點(diǎn)的應(yīng)力集中系數(shù)。區(qū)域應(yīng)力集中度可以用等效應(yīng)力集中系數(shù)表示，如圖4所示。

第二：采用數(shù)值分析

表4分別列出了離散元3DEC、有限元FLAC3d兩種不同的數(shù)值模擬方法模擬結(jié)果。兩種模型施加相同的邊界條件及覆巖壓力，均采用Mohr-Coulomb模型，模擬結(jié)果卻同中存異，主要表現(xiàn)在：與相似模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，模型應(yīng)力集中區(qū)域分布在工作面兩側(cè)，并且呈現(xiàn)出工作面下端頭應(yīng)力集中區(qū)域面積、集中度均大于上端頭的狀態(tài)，工作面內(nèi)卸壓區(qū)呈“廠”字形分布。而兩者的不同點(diǎn)，主要集中在卸壓區(qū)參數(shù)上，有限元方法上、下山采動(dòng)角分別為61°、32°，卸壓區(qū)高度為43m；離散元方法上、下山采動(dòng)角分別為31°、32°，卸壓區(qū)高度為29m。導(dǎo)致兩種方法計(jì)算得出的等效應(yīng)力集中系數(shù)不同，有限元方法計(jì)算得出的等效應(yīng)力集中系數(shù)k＝1.67，而離散元方法計(jì)算得出的等效應(yīng)力集中系數(shù)k＝1.51。

表4數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比

第三：理論計(jì)算

為得出較為精確解，對(duì)3153工作面進(jìn)行理論計(jì)算時(shí)應(yīng)確定所涉及的眾多物理力學(xué)參數(shù)具體數(shù)值。其中為矸石受壓時(shí)應(yīng)變與應(yīng)力的對(duì)應(yīng)關(guān)系為未知參數(shù)。因此，首先利用工作面相似配級(jí)后的廢矸石，選擇不同粒徑矸石使其具有與矸石原級(jí)配相同的孔隙比及力學(xué)性質(zhì)，如表5所示。將配級(jí)后的矸石帶放在大尺寸單軸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行矸石壓縮試驗(yàn)，矸石帶周邊無(wú)應(yīng)力約束。

試驗(yàn)結(jié)果可以得出，矸石單軸壓縮是一個(gè)矸石不斷壓實(shí)，孔隙率不斷減小的過(guò)程。因此在力學(xué)性質(zhì)上，如圖5所示，矸石軸向應(yīng)變與應(yīng)力表現(xiàn)為很強(qiáng)的指數(shù)關(guān)系，即：矸石受壓前期應(yīng)力隨軸向應(yīng)變?cè)黾映示徛鲩L(zhǎng)，后期則呈急速增大。對(duì)矸石壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線進(jìn)行指數(shù)型數(shù)據(jù)擬合，最終得到應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系式為：相關(guān)系數(shù)R²＝0.9666，公式擬合度較高。

表5廢矸石試樣的相似級(jí)配

結(jié)合上文所述，表6列出了采用本發(fā)明方法中k值計(jì)算時(shí)所需的參數(shù)及其數(shù)值。

表6基本參數(shù)及計(jì)算結(jié)果

從上述四種k值結(jié)果可知，采用相似模擬取得的k值結(jié)果最接近在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)中的結(jié)果；采用本發(fā)明方法獲得k值理論計(jì)算結(jié)果介于有限元分析與離散元分析之間，其中，有限元分析所得結(jié)果最大；但四種方法獲得的k值與實(shí)測(cè)值的偏差不大，因此可以認(rèn)為通過(guò)本發(fā)明方法獲得的k值計(jì)算方法可信度高，適應(yīng)性強(qiáng)，將其用于采場(chǎng)結(jié)構(gòu)幾何計(jì)算，能很大的提高工作面開(kāi)采的安全性。

最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。