弹性基础边界基本顶薄板初次破断的kDL效应

作者：何富连; 陈冬冬; 谢生荣

来源：岩石力学与工程学报, 2017, 36(06): 1384-1399.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2016.1016

• 采矿工程
• 弹性基础边界
• 固支边界
• 基本顶
• 薄板
• 初次破断
• 有限差分法

基本顶的初次破断规律多采用四边固支边界模型分析,但实际的岩层环境难以实现固支。为了研究基本顶实际围岩条件时的破断规律及破断条件,建立弹性基础边界条件弹性薄板力学模型,运用有限差分方法计算弹性基础系数k与基本顶厚度h、弹性模量E、泊松比、跨度L之间的相互关系对基本顶主弯矩及起始破断位置的影响,并根据主弯矩破断准则得出:弹性基础边界时基本顶首先在中部或长边超前煤壁处破断;比值k/E或k/h3或k/(Eh3)不变时基本顶破断位置不变;k/E或k/h3或k/(Eh3)小时基本顶中部先破断、即煤层松软、基本顶厚度及弹性模量大时基本顶中部先破断;k/E或k/h3或k/(Eh3)大时基本顶长边超前煤壁先破断、即煤层坚硬且基本顶厚度及弹性模量小时基本顶长边先破断。弹性基础边界时基本顶的初次破断规律由k,L和基本顶刚度D复合决定,长壁工作面基本顶的破断类型及条件为(k/D)1/4L>9.6时:长边超前煤壁→中部→短边超前煤壁、或长边超前煤壁→短边超前煤壁→中部,(k/D)1/4L<9.4时:中部→长边超前煤壁→短边超前煤壁,(k/D)1/4L=(9.5±0.1)时,基本顶中部和长边超前煤壁位置接近同时破断;对于方形工作面,(k/D)1/4L>10.5时四边超前煤壁区先破断,(k/D)1/4L<10.1时中部先破断,(k/D)1/4L=(10.3±0.2)时四边超前煤壁区与中部接近同时破断。

• 出版日期2017
• 单位中国矿业大学（北京）