支承压力与煤岩体破坏关系研究：数值模拟与影响分析

"该文通过ANSYS软件对采场支承压力分布的动态演化和塑性区变化进行了数值模拟，探讨了支承压力与煤岩体破坏的关系。研究发现，支承压力呈现非对称性山峰状分布，且与工作面推进距离成正比，塑性区范围随推进距离增加而扩大。同时，煤岩体的破坏不仅取决于支承压力，还受到水平应力的影响。这些发现对于矿山灾害的防治具有指导意义。" 在煤炭开采过程中，支承压力是一个至关重要的因素，它直接影响着工作面煤岩体的稳定性。该研究利用ANSYS这一高级有限元分析软件，对采场内的支承压力分布进行了详细的数值模拟，揭示了其动态演化规律。结果显示，支承压力并非均匀分布，而是呈现出非对称的山峰形状，这意味着在工作面的某些特定区域，支承压力会显著增大。 进一步分析表明，随着工作面的推进，支承压力的集中程度增加，这与工作面的推进距离成正比关系。这种压力的动态变化导致了煤岩体内部的应力状态发生变化，特别是在工作面前方，塑性区的范围逐渐扩大，意味着煤岩体的变形和破坏加剧。 煤岩体破坏的原因并非单纯由支承压力的大小决定，研究中的屈服条件分析揭示了水平应力在其中的关键作用。当煤岩体承受的水平应力和支承压力达到一定比例时，破坏可能性将显著增加。因此，仅仅依据支承压力来判断煤岩体的破坏范围可能会过于保守，实际的破坏范围可能小于预期。 这一研究对矿山灾害的预防工作提供了理论依据。通过理解支承压力与煤岩体破坏之间的复杂关系，可以更准确地预测和控制开采过程中的地质灾害，如顶板垮落、煤与瓦斯突出等，从而提高矿井的安全性。在实际操作中，可以依据这些理论成果调整开采策略，比如优化支护设计，合理规划工作面推进速度，以减少煤岩体的不必要破坏，降低灾害风险。 该研究深化了我们对支承压力如何影响煤岩体破坏机制的理解，对于提升采矿工程的安全性和效率具有重要意义。未来的研究可进一步探讨不同地质条件下支承压力的分布特征，以及如何通过实时监测和数据分析来更精确地预测和防止矿山灾害。