煤层底板采动下的应力变化与破坏机制研究

本研究论文深入探讨了"采动条件下煤层底板变形破坏特征"这一主题，由高召宁和孟祥瑞两位专家合作完成，发表于2010年的《煤炭工程》杂志。他们采用相似材料模拟试验的方法，主要研究了随着工作面开采活动进行，煤层底板的应力变化及其相应的变形规律。通过实验，他们发现了一个关键现象，即煤层底板的应力与变形表现出明显的"采动差异效应"，这揭示了这种效应是导致底板岩层发生拉剪复合破坏的主要力学机制。 通过理论分析，研究人员进一步探讨了采动影响下煤层底板破坏程度的影响因素，特别是岩层的内摩擦角φ、单向抗压强度σc、最大应力集中系数n以及开采深度H之间的关系。这些参数的相互作用对煤层底板的稳定性有着显著影响，破坏深度的预测是设计矿井安全开采策略和预防矿井水害的关键依据。 该研究不仅有助于理解开采活动对煤层底板的动态响应，还为煤矿的安全开采提供了科学依据，特别是在处理底板水害问题时，了解开采后的底板破坏规律至关重要。值得注意的是，尽管力学方法在理解工作面开采对底板影响方面有所贡献，但该研究通过结合实验和理论分析，提供了更为深入和直观的理解。 在实验部分，研究者选择了顾北煤矿1232(3)工作面作为模拟对象，其真实的地质条件被精确复制，以便于模拟实际开采过程中的应力分布和变形情况。这项工作对于优化矿井设计，如确定合理的底板巷道位置和维护技术，以及制定有效的防灾减灾措施具有实际应用价值。 这项研究深入挖掘了煤层底板在开采活动下的动态行为，为煤矿开采领域的安全管理和灾害预防提供了强有力的科学支持，对提升行业的技术水平和保障矿工安全具有重要意义。