孤岛工作面主关键层破断分析：力学与数值模拟

"基于板模型的孤岛工作面主关键层破断机理分析" 这篇论文主要探讨了在煤矿开采中的孤岛工作面主关键层的破断机理，特别是针对因跳采产生的孤岛工作面与常规非孤岛工作面在上覆岩层运动规律上的差异。孤岛工作面是指在采煤过程中，由于开采顺序导致工作面孤立，两侧没有相邻的工作面同时开采。这样的情况会使得上覆岩层的运动规律和应力分布发生变化。 论文将主关键层设定为三种不同边界条件下的薄板模型，以此来模拟和分析不同情况下主关键层的应力分布和破断形态。这些边界条件包括：两侧采空区受采动影响充分、不充分以及一侧充分而另一侧不充分的情况。通过力学分析和ANSYS数值模拟软件，研究人员能够深入理解在各种边界条件下，主关键层如何响应采动影响，进而预测其破断步距和煤体支承压力的变化。 研究发现，当孤岛工作面两侧的采空区上覆岩层受到充分的采动影响时，主关键层的破断步距最小，这意味着工作面煤体承受的压力最大，可能导致更大的矿压问题。相反，如果两侧采空区受采动影响不充分，主关键层的破断步距最大，煤体支承压力则最小。这一发现对孤岛工作面的矿压控制提供了重要的理论依据，有助于优化开采策略，防止过大的应力集中和可能的灾害发生。 此外，论文中提到，孤岛工作面的煤体支承压力普遍高于正常工作面，且在工作面两侧容易形成应力集中，来压步距较短，这进一步证实了上覆岩层受两侧采动影响的重要性。因此，对主关键层破断机理的深入研究，对于预测和控制孤岛工作面的矿压具有重大意义。 该研究通过理论分析和数值模拟相结合的方法，揭示了孤岛工作面主关键层在不同采动条件下可能的破断模式和煤体压力变化，为矿压管理和安全开采提供了科学的理论支持。