基于弹性地基梁理论的端面顶板稳定性分析

摘要：

端面冒顶一直是影响工作面安全高效开采的一大技术难题.采用弹性地基梁理论建立了端面顶板挠度微分方程,并运用PHASE 2D有限元软件建立了端面顶板稳定性数值模型,获得了煤层埋深、支架刚度、煤体刚度等因素对充填开采工作面端面顶板稳定性的影响.研究结果表明:采深越大或液压支架刚度越小,端面顶板下沉越明显;煤层地基系数或顶板弹性模量增大时,端面顶板下沉有所减小,但影响较为有限;从可行性考虑,提高液压支架刚度,可以有效控制工作面顶板变形,降低端面冒顶及煤壁片帮的风险.煤层埋深从200 m增加至250、300 m时,工作面前方塑性区宽度及支承压力显著增大,直接顶最大下沉量分别为61、78、96 mm.煤层弹性模量从2500 MPa增大至3500、4500 MPa时,工作面前方支承压力峰值略微增大,工作面前方煤体塑性区宽度也略微增大;直接顶下沉量略微减小.现场观测表明,充填开采条件下支架阻力较小,工作面区域矿压显现不明显,顶板下沉得到有效控制.

关键词：弹性地基梁理论、端面顶板、充填开采、数值模拟、支承压力

所属期刊栏目：22

分类号：TD323(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金;北京市自然科学基金;北京市教委科技计划一般项目

在线出版日期：2022-12-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：13234-13241