孤岛工作面顶板破断分析：薄板模型与数值模拟

"孤岛工作面顶板破断的薄板模型分析" 在煤炭开采过程中，顶板管理是保障矿井安全的重要环节。孤岛工作面，即开采区仅与一个巷道相连的工作面，其顶板破断问题尤为复杂。刘正春和李伟利在他们的研究中，针对这一特定问题进行了深入探讨。他们采用了理论分析和数值模拟相结合的方法，构建了两种不同边界条件的顶板薄板力学模型：两对边简支两对边固定和三边简支一边固定。 理论分析部分，研究人员通过对薄板模型的研究，得出了薄板在何种条件下会达到极限破断状态的准则。这个准则揭示了顶板在受力下可能发生的破裂模式和临界条件，对于预测和防止顶板事故具有重要意义。同时，通过计算，他们还确定了顶板破断时的初次来压步距和周期来压步距，这两个参数对于理解顶板动态行为和预测工作面的压力变化至关重要。 数值模拟则进一步补充了理论分析，使得模型能够更真实地反映实际工况。通过模拟，可以得到顶板应力分布的详细情况，这对于理解顶板的应力状态和预测可能的破裂区域提供了直观的依据。 现场观测结果与理论分析计算相吻合，证实了该模型的有效性。这种一致性表明，建立的薄板模型可以作为预测孤岛工作面顶板压力变化和破断行为的工具，对于提前预警和制定安全措施具有实际应用价值。 关键词中的"孤岛工作面"强调了研究的特殊场景，"顶板破断"是研究的核心问题，"薄板模型"和"数值模拟"是解决问题的方法。中图分类号TD322+.1表明这是采矿工程领域内的专业研究，文献标志码B则意味着这是一篇科学研究论文。 这项研究不仅深化了对孤岛工作面顶板破断机制的理解，而且提供了预测和控制顶板破裂风险的科学依据，对于提高矿井安全生产水平有着积极的推动作用。通过运用这种方法，可以更好地评估和管理开采过程中的顶板风险，从而降低潜在的安全隐患。