煤体弹-塑性变形对基本顶初次破断影响分析

"考虑煤体弹-塑性变形的基本顶初次破断结构特征" 这篇论文主要研究了在煤炭开采过程中，煤体弹-塑性变形对基本顶初次破断结构特征的影响。基本顶初次破断是煤矿开采中的关键环节，它直接影响着矿井的安全和生产效率。论文构建了一个考虑煤体弹性和塑性特性的基本顶板结构力学模型，通过应用有限差分原理和主弯矩破断准则来分析破断现象。 作者首先指出，基本顶的厚度（h）、弹性模量（E）以及弹性煤体基础系数（kt）与悬顶跨度是影响破断位置和顺序的重要因素。当这些参数值较大，且塑化煤体区域较小时，破断会从开采悬顶区中部下表面开始，逐渐向未塑化的弹性煤体区扩展，形成“O”型断裂圈，最终发展为“O-X”型破断形态。相反，如果煤体塑化程度高，破断会始于塑化煤体区，同样形成“O-X”型破断形态。 其次，论文探讨了煤体塑化范围（b0）和塑化程度对破断形态的影响。随着塑化范围扩大和塑化程度加深，基本顶断裂线深入煤体的距离增加，主弯矩绝对值增大，导致悬顶跨度减小，这对矿井的稳定性有显著影响。 此外，文章还指出，塑化煤体基础系数（k0）与破断位置和顺序的关系。当k0较大时，破断始于开采悬顶区中部下表面，然后沿着塑化煤体区的长边和短边扩展，形成“O”型断裂圈。而k0较小时，破断路径则会转向弹性煤体区。 论文的结论对于理解煤体弹-塑性变形对基本顶破断行为的控制机制具有重要意义，也为矿井安全管理和开采设计提供了理论依据。通过深入研究这些影响因素，可以预测和控制基本顶的破断，从而降低开采过程中的风险，提高煤矿的安全生产水平。 以上内容涵盖了弹-塑性基础、基本顶板结构、初次破断和薄板力学等多个标签的关联知识，展示了煤炭开采中对岩石力学模型应用的重要性。通过这样的研究，能够帮助行业专家制定更科学、更安全的开采策略，有效避免因基本顶初次破断引发的事故。