關于這種結構,比較直觀的一種形式就是“壓力拱”:前拱腳為工作面前方的礦體,后拱腳為采空區已垮落的矸石或充填體。壓力拱切斷了拱內外巖石力的聯系,承擔了上部巖層的重量,兩拱腳之間形成一減壓區。從而采場支架的承載負擔就大為降低。(壓力拱假說)
采場壓力的另外一個特征就是具有周期性,用“壓力拱”結構就很難解釋得清楚了。因而,就有學者提出“懸臂梁”結構:巖梁會隨采場推進有規律的折斷,因此很好理解采場壓力的周期性。(懸臂梁假說)
但事實上,在大多數情況下,在巖梁過度懸挑之前,頂板巖層的連續性就預先破壞了。預成裂隙源于工作面前方的支承壓力(理解為應力集中)作用。(預成裂隙假說)
連續的巖梁變成了破斷的巖塊,而保護采場的上部“大結構”是客觀存在的,因此,有學者認為:在足夠的水平力的作用下,巖塊間是相互咬合的,在運動過程中彼此受到牽制。(鉸接巖塊假說)
基于上述假說,可以得到一點共識,即:采場上部的“大結構”是破斷鉸接成穩定結構的。因此,錢鳴高院士以及宋振騏院士分別提出了“砌體梁結構”和“傳遞巖梁結構”。這兩種假說的共同前提是頂板是堅硬的,有預成裂隙,水平力的作用是巖塊穩定的必不可少的條件。只不過在兩者的研究的側重點上各有不同。
“砌體梁結構”研究了巖塊間形成結構的可能性和結構的平衡條件,并給出了確定支架荷載的有效方法。
傳遞巖梁結構”從支架可以改變鉸接巖梁出發,研究了支架對巖梁的抵抗程度與支架壓力的關系(支架與圍巖的位態方程),為支護設計定量化提供了思路。
我有話說
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