石膏矿顶板破断机理分析与应用

本文主要探讨了浅埋石膏矿顶板的破断机理及其在实际矿山应用中的稳定性分析。研究者采用弹性力学理论，将石膏矿的采空区直接顶板视为一个四边固定的弹性薄板，以此为基础构建了顶板破断的力学模型。通过对模型在法向和切向荷载下的分析，他们得出了顶板临界荷载的计算方法，同时考虑了影响破断的各种因素，如采场埋深、矿房长度与矿房跨度的比例以及直接顶板的厚度。 研究表明，直接顶板承受的最大拉应力会随着采场埋深的增加以及矿房长度与矿房跨度比例的增大而增加，但随着直接顶板厚度的增加而减小。当矿房长度接近其跨度时，直接顶板受到的最大拉应力相对较小。当这个最大拉应力超过直接顶板的抗拉强度时，顶板会出现裂隙。裂隙首先从下表面中部开始，沿着四周向顶板边界扩展；然后，上表面中部靠近工作面的位置出现裂隙，裂隙沿倾斜方向发展；最终，上表面中部靠近矿房入口处产生裂隙，标志着顶板的完全破断。 这些研究成果对衡山某石膏矿的试验采场进行了实际应用，通过分析采场稳定性，得出了最适宜的采场结构参数：矿房跨度应小于10米，直接顶板厚度应大于2米。这些参数有助于确保石膏矿开采过程中的顶板稳定性和安全性，减少因顶板破断引起的事故风险。 关键词：石膏矿；弹性薄板；直接顶；破断判据；破断特征 该研究对于理解石膏矿开采过程中顶板的破坏规律具有重要意义，为石膏矿的开采设计提供了理论依据，有助于提高矿山的安全生产水平和经济效益。通过理论与实践相结合，可以更科学地预测和控制顶板的破断行为，从而制定出更合理的开采方案和顶板管理措施。