综放工作面多区支撑顶板的力学模型及破断特征

• Published in: 煤炭学报 Vol. 45; no. 10; pp. 3418 - 3426
• Main Authors: 宁静, 徐刚, 张春会, 孙明磊
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中煤科工金融租赁股份有限公司,北京100031%天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013%河北科技大学建筑工程学院,河北石家庄050018 01.10.2020; 辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000%中煤科工金融租赁股份有限公司,北京100031; 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083
• Subjects: 破断位置; 综放工作面; 多区支撑顶板; 力学模型; 支架刚度
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2020.1028

TD324; 综放工作面一次开采厚度和宽度大,顶板破坏条件和影响因素复杂.为分析综放工作面顶板破坏特征,将基本顶视作为原岩区、液压支架控顶区、采空区、破断垮落顶板充填体4区支撑的板,建立综放工作面多区支撑的顶板力学模型,开发有限元计算程序,结合二分法反演基本顶作用荷载和周期垮落步距.利用模型研究陕西崔木煤矿综放开采过程中顶板弯矩和剪力分布,分析基本顶沿煤壁前方断裂、煤壁处断裂和采空区断裂的条件、影响因素及影响规律,结果表明:综放开采多区支撑基本顶的最大弯矩发生在煤壁前方;若基本顶在煤壁前方产生拉伸破断,基本顶边界条件改变,引起弯矩重分布,最大弯矩位置转移至煤壁处;若基本顶不在煤壁处断裂,随着工作面推进,基本顶内最大弯矩增大,最大弯矩位置向采空区方向偏移,基本顶将在采空区上方断裂;基本顶最大弯矩位置受支架刚度、基本顶抗拉强度和厚度影响较大,随着支架刚度、基本顶抗拉强度和厚度增大,最大弯矩发生位置向采空区方向偏移,更容易在采空区上方位置产生拉伸破断;基本顶最大剪力位置受周期垮落步距、支架刚度、基本顶厚度影响较大,随着周期垮落步距、支架刚度和基本顶厚度增大,最大剪力发生位置向采空区方向偏移,基本顸更容易在采空区上方产生剪切破断.