大采高采场覆岩破裂演进与支架阻力关键因素

本文主要探讨了大采高采场覆岩破断演化过程以及支架阻力的确定方法，研究基于煤岩体的强度参数、应力环境以及节理弱面等破坏控制因素。首先，作者通过分析煤岩体的特性，揭示了覆岩破裂的规律：当覆岩中的薄弱岩层受到层间离层裂隙发育范围的影响，其稳定性降低可能导致冒落。基本顶部分表现出类似于固支梁的变形破坏机制，而断裂线的位置则由剪切错动裂隙的发育情况决定。 在软弱岩层中，受拉应力区域通常呈现出连续的分布模式，而在坚硬岩层中，这些区域则是孤立的，这种分布形态与裂隙的发育范围紧密相关。在层间，拉伸张开型裂缝会在工作面后方形成小范围的正梯形，而剪切闭合型裂缝则会在工作面前方形成大范围的倒梯形，这种差异反映了不同类型的裂隙对破裂模式的影响。 进一步的研究发现，随着开采深度增加，下位基本顶破断后会形成单关键块结构，而高位基本顶则可能形成静定三铰拱结构。在这种情况下，顶板的稳定性对支架阻力起着关键作用，尤其是下位基本顶的稳定性。研究者提出了确定直接顶范围的方法，基于能量守恒原理和直接顶的力学特性，如黏聚力、塑性模量和内摩擦角，对顶板压力的计算公式进行了深入探讨。其中，黏聚力的影响最为显著，其次是塑性模量，内摩擦角的影响相对较小。 本文通过理论研究和室内试验，为大采高采场的覆岩破断行为及其对支架阻力的影响提供了科学依据，对于优化开采设计，确保矿井安全具有重要的实践指导意义。