剪切速率及法向应力对煤散体抗剪强度影响研究

在煤层巷道垮落后需安全快速地开挖出1条应急救援巷道，为了了解开挖速率和法向压力对救援巷道稳定性的影响，通过将垮落的破碎煤视为均质散粒体的方式，采用相似模拟实验的手段，分析了剪切速率和法向压力对煤散体抗剪强度的影响。研究结果表明:煤散体的抗剪强度与其对应的法向应力存在线性关系，该关系近似符合莫尔库仑强度准则，但剪切强度增长率随法向压力增大而先增大后减小；在相同法向应力作用下，剪切速率对黏聚力的影响明显大于对内摩擦角的影响。     

破碎煤体再造矩形通道受力分析

为了在煤层巷道垮落后快速建立安全稳定的再生救援通道，并了解通道垮落后垮塌体的力学性质，将煤层通道垮落后破碎的煤块视为均质散粒体，通过理论分析及数值模拟，分析了在散粒体中修复新通道的基本力学特性。研究结果表明:理论分析可知，当散粒体作用在通道顶板上时，应力集中区域在顶板中部，并向两侧逐渐减小；当散粒体作用在通道两帮时，应力集中区域在两帮的底部，最大值与通道一侧的散粒体面积与截面周长的比值呈正相关；与理论分析结果相比，数值模拟分析忽略了两帮上部散粒体的影响，模拟计算所得出的应力与理论分析结果有所不同。