弹-塑性基础边界两侧采空(留煤柱)基本顶板结构初次破断特征
陈冬冬
李子健
谢生荣
何富连
罗昱
蒋再胜
马翔
李辉
中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083
摘要：为了研究两侧采空留煤柱工程条件下基本顶板结构的断裂位态及工程指导意义,构建考虑实体煤弹塑性变形与两侧煤柱宽度及支撑能力弱化的基本顶板结构双塑化基础边界力学模型,基于有限差分算法与主弯矩破断准则系统计算了在非对称煤柱区和长边实体煤区的断裂线形态、区位属性及整体位态特征,并从 7个层面、横纵向 4对区域与传统模型对比,阐明新模型所得新结论及工程意义.结论如下:①两侧非对称煤柱参数对长边实体煤区域的基本顶主弯矩及破断位置影响小,但分别显著影响煤柱区的主弯矩大小、位置及断裂形态.两侧煤柱区(较强/宽煤柱区+较弱/窄煤柱区)基本顶断裂线形态有 3类演化模式,随基本顶厚度及弹模增大而煤柱宽度、支撑能力及悬顶跨度减小,其变化规律为:非对称的"连续单弧形+连续单弧形"→"连续单弧形+开口间断双短弧形"→非对称的"开口间断双短弧形+开口间断双短弧形".②长边实体煤区基本顶的断裂线主要有 3类区位属性,随基本顶厚度及弹模增大而实体煤的塑性区宽度、塑化程度及悬顶跨度减小,其演变规律为:断裂线在塑性煤体区(C-S式)→弹塑性煤体分界区(C-TS式)→弹性煤体区(C-T式);③考虑断裂线区位属性,随基本顶厚度和弹模增大而煤柱宽度、支撑能力及悬顶跨度减小的基本顶全区域破断模式及演变规律为:C-S式的(□)→C-T式的(□)→C-T式的(□)→C-TS式的(□)→C-T式的(□).针对研究两侧采空(煤柱)基本顶板结构破断的3类力学模型,从7个层面对比了3类模型的重要区别,从横向4个区域(开采区域的前方与后方、两侧煤柱区)与纵向4个区域(非对称遗留煤柱下伏、下伏开采空间出/进煤柱/体)阐明了其重要工程作用.
关键词：遗留煤柱基本顶两侧采空弹-塑性基础板结构
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52004286)国家自然科学基金(51974317)国家自然科学基金(52074296)
论文发表日期：2024-05-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 2195-2211 )
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